Как найти скорость падения капли

Земля имеет элиптическую форму, потому на разных участках её поверхности различная сила притяжения. В этой связи важно знать, где именно падает дождь. Усреднённое значение ускорения 9.8 м/с – оно усреднённое, для теоретических, а не практических задач.

Скорость капель зависит от сопротивления воздуха, которое, в свою очередь, зависит от плотности воздуха, то есть следует учесть атмосферное давление и текущую влажность. Также сопротивление зависит от площади капель, то есть их размера. От размера же зависит и масса капли, что влияет на набор скорости.

Скорость, набранная в некий текущий момент зависит от того, какое расстояние преодолено каплей. Здесь важно знать, с какой высоты она падала (от этого зависят расчётные условия среды – атмосферное давление, которое тем ниже, чем выше точка от повержности земли).

Также важно знать, на каком расстоянии от земли производится замер скорости, ведь “С какой скоростью падает дождь?” – не то же самое, что “С какой скоростью падает дождь в момент удара о землю?”.

Слишком велико число факторов, которые остались неучтёнными в вопросе. Помимо прочего: на каком расстоянии от земли капля приобрела именно такой размер (ведь капли могут объединяться). А упомянутая выше влажность важна не только с точки зрения сопротивления воздуха, но и как фактор, определяющий испаряемость капли, что влияет на размер и массу. Кроме того, на испаряемость влияет и температура среды.

И, наряду в вышеизложенным, мы не можем рассчитать конкретную скорость, с которой падает вообще дождь, а можем рассчитать только скорость некой конкретной капли. Но для этого нужно знать все исходные и дополнительные условия.

Как измерить скорость падения дождевых капель?
Современные школьники часто предлагают снять дождь на видео, а затем, сравнивая последовательные кадры, определить расстояния, пройденные отдельными каплями за одну двадцать пятую (или одну тридцатую секунды). Это достаточно интересно само по себе, но измерить скорость капли проще старым методом, описанным ещё у Перельмана в “Занимательной механике”. Но для этого придётся сконструировать специальный прибор, как на рисунке.
В верхней грани цилиндра (который можно сделать, например, из картона) имеется прорезь, через которую внутрь цилиндра могут попадать капли дождя. Сверху над этой гранью располагается точно повторяющий её диск. Теперь раскрутим наш цилиндр до постоянной скорости и поместим его вместе с неподвижным диском сверху под дождь. Капли будут залетать внутрь цилиндра в момент совпадения отверстий (которые должны быть достаточного для этого размера). За время пролёта капель цилиндр успеет повернуться на некоторый угол, и мокрый след окажется не точно под отверстием, а смещён в сторону противоположную направлению вращения цилиндра. Измерив этот угол, получим время падения капли. Поделив высоту цилиндра на это время, узнаем скорость падения капель дождя.

Класс: 7, 8

Из этих рассуждений следует, что дробление капель определяется некоторым значением числа Вебера. На основе опытных наблюдений принимают за условие дробления We, p = 7—10. Капля, теряющая устойчивость, сначала превращается в тор, а затем распадается на более мелкие. Очевидно, что скорость падения капли перед дроблением определяется (5.41). Это позволяет выразить пре-  [c.229]

В большинстве реальных ситуаций вязкость газа меньше вязкости жидкости. Поэтому первый случай соответствует максимальной скорости всплытия малого газового пузыря в жидкости, а третий — минимальной скорости падения капли в газе и совпадает с движением сферы (законом Стокса). При этом максимальная скорость больше минимальной в полтора раза.  [c.33]

Одним из определяющих факторов в работе смесительных теплообменников является поверхность соприкосновения. G этой целью жидкости обычно разбрызгиваются на мелкие капельки. Однако степень дробления в каждом случае должна выбираться в соответствии с конкретными условиями работы аппарата. Чем мельче капли, тем больше поверхность соприкосновения, но вместе с этим меньше и скорость падения капли. При этом и скорость газа должна быть мала в противном случае капли будут лишь витать или уноситься с воздухом. Поэтому степень разбрызгивания воды должна быть в соответствии со скоростью воздуха и производительностью аппарата.  [c.247]

Одним из определяющих факторов в работе смесительных теплообменников является поверхность соприкосновения. С этой целью жидкости обычно разбрызгиваются на мелкие капельки. Однако степень дробления в каждом случае должна выбираться в соответствии с конкретными условиями работы аппарата. Чем мельче капли, тем больше поверхность соприкосновения, но вместе с этим меньше и скорость падения капли. При этом и скорость газа  [c.265]

И) — действительная скорость падения капли, м/сек,  [c.147]

В 0,15 сек. капля прошла 0,4 м значит, секундная скорость падения капли равна  [c.171]

Установившуюся скорость падения капли в газе (например, дождевой капли в воздухе) можно вычислять по формуле  [c.87]

Формула (5.23а) позволяет рассчитать скорость падения жидкой капли в газе или другой жидкости или скорость всплытия газового пузырька в жидкости. Для этого необходимо приравнять силу сопротивления силе Fg. В результате получим  [c.214]

Формула (5.24а) подобна формуле (5.24) для скорости падения твердой сферы в жидкости и переходит в нее при условии ц ц (твердая частица в газе или жидкости, жидкая капля в газе). При соизмеримых значениях вязкости внутренней и внешней фаз или при условии х < Л, расчет по формуле (5.24а) дает большее значение скорости, чем скорость падения твердой частицы в той же среде.  [c.214]

Движение малых капель при Re 1 анализировалось в 5.5. Скорость движения капель в жидкой или газообразной среде практически до Re < 1 определяется соотношением (5.24а). Для случая падения капель в газе вязкость внешней среды намного меньше вязкости жидкости в капле, что позволяет использовать для расчета скорости падения капель формулу Стокса (5.24)  [c.225]

Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к появлению значительной по площади зоны отрыва в кормовой части поверхности капли. При числах Re = 100, как и при обтекании твердой сферы, отрыв потока происходит непосредственно в районе миделевого сечения капли. (В этом состоит принципиальное отличие в характере обтекания капель и газовых пузырьков.) Скорость падения жидких капель в газе при Re 1 с хорошим приближением может быть рассчитана, исходя из предположения о постоянстве коэффициента сопротивления Сд. Приравнивая силу тяжести и силу сопротивления  [c.226]

Структура формулы для скорости падения таких капель может быть получена, исходя из тех же соображений, которые использовались при получении формулы (5.28). Действительно, полагая, что скорость падения определяется силами тяжести, инерции и поверхностного натяжения и не зависит от характерного линейного размера капли R , получаем  [c.228]

В технических приложениях чаще всего имеют дело с движением капель в активных газовых потоках, т.е. с такими устройствами, в которых газовый поток сам движется относительно стенок аппарата. В этом случае величина и о характеризует скорость движения капель относительно газа. Если, например, газ движется вниз со скоростью W”, то фактическая скорость капель определяется суммой + W”. При восходящем движении газа скорость капель относительно стенок канала равна W” -. При равенстве абсолютных значений скорости подъемного движения газа W” и скорости свободного падения капли капля зависает в газовом потоке, поэтому для данного размера капель в приложениях называется скоростью витания. Если скорость восходящего движения газа превосходит скорость витания, то капля уносится газовым потоком.  [c.229]

Степень проявления второй фазы, вероятно, определяется прежде всего скоростью падения температур расплава, температурой и состоянием покрываемой поверхности. При ударе капли расплава о холодную полированную металлическую поверхность вторая фаза почти не проявляется. После удара осколки капли сдуваются газовоздушной струей. При нанесении покрытия на  [c.238]

Скорость падения капель U o есть скорость движения капель относительно газа. При подъемном движении газа значение определяет так называемую скорость витания капли В общем случае для вертикального потока газа скорость дви-  [c.91]

Случай 1. Скорость отделяющихся частиц относительно тела равна нулю и=0 i). Примером такого движения служит падение капли из облака в жаркий летний день. В летний день, когда влажность воздуха мала, капля во время полета испаряется и масса ее постепенно уменьшается. Испаряющиеся молекулы в момент от деления от капли имеют ту же скорость падения, что и сама капля. Следовательно, скорость отделяющихся частиц относительно капли равна нулю. Создаваемая реактивная сила R= i,u также равна нулю. В этом случае можно рассчитать ускорение капли по такому же закону, как и для тела с постоянной массой (рис. 4.25)  [c.211]

Случай 2. Скорость отделяющихся или присоединяющихся частиц относительно Земли равна нулю с=0. Примером такого движения может служить падение капли во время осеннего дождя, когда влажность воздуха высока. Во время паде-  [c.211]

На процесс газокапельного изнашивания оказывают влияние следующие внешние факторы плотность и вязкость жидкости размер капли форма капли концентрация капель скорость соударения угол падения капли.  [c.15]

Почему плавают облака Пусть на высоте Н = 600 м образовалась капля радиуса а = б мкм. Вычисляя г = 4,4 10 ” с, получим значение установившейся скорости падения г о = 4,4 мм/с = 16 м/час. Капля могла бы достигнуть поверхности Земли за интервал времени Т — НI— 37,5 час. Она падает настолько медленно, что во время падения может испариться или, попадая в восходящий поток воздуха снова взлететь. Лишь когда капли имеют радиус порядка 0,1-г0,2 мм, то они падают на Землю в виде дождя.  [c.40]

Фитильная М. (фиг. 5). А — металлич. резервуар, наполняемый маслом, Б — крышка. Фитиль В из шерсти, перевитой с тонкой мягкой проволокой, опущен в трубочку Г. Масло всасывается фитилем и каплями подводится к месту смазки. Действие М. нарушится, если в нее попадет вода или фитиль сильно загрязнится от длительной работы. Скорость падения капель увеличивается при нагревании масла и уменьшается при  [c.259]

Среднюю скорость полета капли металла при свободном падении и к в м с вычисляют по формуле  [c.69]

При Сд = onst скорость падения капли может оставаться неизменной при увеличении ее объема только при условии Ь = onst. Другими словами, начиная с некоторого размера, капли большего объема становятся все более и более расплющенными, приращение объема приводит к росту только горизонтального размера капли.  [c.228]

Движение частицы (твердой и жидкой) в потоке при наложении электромагнитных сил при Кет>1 исследовано Ивановым. В частности, измерениями показано, что скорость падения ртутной капли существенно отличается от режима обтекан-ия аналогичного закрепленного тела при Кет>40. Увеличение проводимости раствора приводит к растормаживапию поверхности капли и как следствие — к увеличению скорости осаждения в 1,5 раза. При уменьшении проводимости раствора эффект противоположен. Выявлено нарушение принципа аддитивности при воздействии электрических и магнитных сил. Так, например, поперечное магнитное поле вызывает горизонтальное перемещение частицы, изменяет ее скорость осаждения, подавляет пульсации в кормовой области капли. При Rei<500 эти эффекты снижают, а при Rei>500 увеличивают скорость осаждения.  [c.70]

Задача 1432. Падение капли воды происходит в неподвижной среде без сопротивления. Скорость увеличения массы капли вследствие конденсации паров подчиняется закону -= Аг, где й — постоянный коэфф1Щиент, г — радиус капли. Определить закон изменения велнчнны скорости капли в функции ее радиуса, если в начальный момент величина ее скорости равна i, . начальный радиус равен  [c.517]

Безразмерный комплекс (7.11) называют (причем чаще в работах зарубежных авторов [10, 69—71], чем отечественных) числом Кутате-ладзе Ки. Сравнение с формулой (5.41) показывает, что для установления кольцевой структуры скорость газа должна превосходить предельную скорость падения крупных капель почти вдвое (константа 3,1 в (7.11) определена на основе опытных исследований). Качественно это может быть объяснено тем, что капли должны уноситься газом вблизи поверхности пленки, где локальная скорость меньше, чем средняя. Для системы вода—воздух при атмосферном давлении и температуре 20 °С формула (7.11) дает граничное значение приведенной скорости газа Wq = 14,6 м/с, хорошо согласующееся с опытными данными. На диаграмме режимов Хьюитта и Робертса (см. рис. 7.10) такой скорости газа соответствует граница кольцевого режима при малых приведенных скоростях жидкости (p w q 5 ).  [c.305]

По этой формуле можно рассчитать, например, скорость падения в воздухе капли воды. При радиусе Я = = 0,03 мм = 0,003 см капля должна падать со скоростью г = 20 см сек. Число Рейнольдса при этом Не = 0,6, т. е. мы уже находимся близко от границы прилоншмости формулы Стокса.  [c.30]

При потенциальном обтекании коэффициент осаждения по данным Лэнгмюра и Блоджетта, приведенным Н. А. Фуксом [Л. 1], представлен кривой 3 на рис. 1-3.. Для вязкого обтекания шара данные этих авторов представлены кривой 4. На рис. 1-3 (кривая 5) приведены экспериментальные данные Уолтона и Вулкока [Л. 8] по осаждению частиц метиленовой сини (d=2,5 и 5 мкм) на каплях воды (Д=0,5 2 мм), подвешенных на стеклянных нитях в вертикальной трубе, через которую аэрозоль продувался снизу вверх со скоростью, соответствующей скорости свободного падения капли Vs. В этих опытах Re составлял 70—870, отношение djD находилось в пределах 0,01—0,001. Из рисунка видно, что полученные значения э, как и следовало ожидать, немного ниже теоретически вычисленных Фонда и Херном для потенциального обтекания шара.  [c.14]

Ударное воздействие капель на поверхность металла. На основании эксиеримеитальных исследований разрушения различных материалов при ударе одиночной капли было установлено, что при больших скоростях соударений весьма твердые материалы подвергаются пластической деформации. Так, например, водяная капля диаметром около 1 мм ири скорости соударения 760 л/се/с образует на поверхности алюминиевого образца лунку глубиной 2 мм и диаметром 3 мм (Л. 157]. Единичные каили, падающие на образец со скоростью до 1 ООО Mj eK, деформируют даже такой твердый материал, как карбид урана. Это СЕИдетельствует о том, что в месте удара капли должно возникать импульсное давление очень большой величины. Измерение давлений в месте падения капли представляет большие трудности, так как размер падающих частиц мал, а время взаимодействия капли с рабочей лопаткой равно 10 —[O – сек.  [c.141]

Анализ уравнения (IV.21) показывает, что при то чности определения акО росТ И падения капли, равной 10%, йлияние направленного движения ча1стиц на их коагуляцию будет заметно лишь при условии С 0,8 (рис. 33). При С = 2,1 скорость коагуляции возрастает вдвое по сравнению с (коагуляцией, обусловленной броуновоким дв ижением частиц, которые находятся в  [c.88]

Малые сферические капли жидкости при Re < 1 имеют скорость падения в газе, определяемую формулой Стокса (1.207а) при р. = р р = р”, Ц = ц” Условию Re < 1 подчиняется падение в газе капель диаметром не более 0,1 мм. При 0,5 < Re < 5 скорость падения капель в газе можно рассчитывать по формуле Озеена [89] для коэффициента сопротивления  [c.91]

При We > 1 капли деформируются, причем в определенной области размеров увеличение архимедовой силы с ростом объема капли компенсируется ростом силы сопротивления за счет большего сплющивания капли, так что скорость падения остается неизменной  [c.91]

Исследовался важный вопрос об оптимальной высоте падения капель, для которой четко сформированное вихревое кольцо проходит наибольший путь. Установлен периодический характер зависимости глубины прохождения кольца от высоты падения капли, причем расстояние между соседними максимумами высоты хорошо коррелировали с пересчитанным на длину периодом собственных колебаний капли относительно сферической формы. Причины образования вихревых колец при падении капли на свободную поверхность жидкости объяснены следующим образом [239). Движение окружающей каплю жидкости вначале очень схоже с движением жидкости вокруг твердой сферы того же размера. Когда сфера движется, то касательная скорость ее отличается от касательной скорости сферы, поскольку жидкость обтекает последнюю. Если сфера жидкая, как и среда, в которой она движется, то не будет резкого разрыва в скорости, а только очень быстрое ее изменение, т.е. будет происходить конечное изменение скорости на исчезающе малом расстоянии. Такое изменение эквивалентно вихревому слою, покрывающему сферу, причем вихревые линии являются горизонтальными окружностями, и если жидкость вязкая, то завихренность в слое диффундирует внутрь и вовне. По мере паденйя капли сопротивление делает ее более плоской, пока она не станет дискообразной. К этому времени, однако, она будет наполнена вихревым движением, и поскольку дискообразная форма имеет неустойчивую конфигурацию завихренности, диск должен превратиться в устойчивую конфигурацию в виде яркого кольца. Наиболее важным свойством жидкости является ее вязкость. Когда капля станет дискообразной, то внутри нее должно быть достаточно вихревого движения, чтобы привести его к превращению в кольцо. Если вязкость слишком мала, то вихревое движение не будет иметь достаточно времени д..я удаления от поверхности капли, пока она дискообразна, и, таким образом, капля будет продолжать сплющиваться и превратится в тонкий слой с полосками вихревого движения вместо превращения в кольцо если вязкость слишком большая, то вихревое движение продиссипирует прежде, чем капля станет дискообразной.  [c.232]

На рис. 95 (см. вклейку) представлены сделанные в лабораторных условиях фотограммы различных стадий движения вихревого кольца, образовавшегося в результате падения капли воды ( подкрашенной перманганатом калия ) на свободную поверхность воды. Вначале формируется очень четкое вихревое кольцо. Через некоторое время за счет неустойчивости, связанной в первую очередь с отклонениями от равномерного распределения завихренности по всей длине кольца, на его поверхности образуются неоднородности в вил утолщений и утоньшений поперечного сечения. Первоначально круговая форма кольца становится синусоидальной. На более тонких участках кольца самоиндуцированная скорость движения возрастает. Эти участки вытягиваются вниз и на них образуются кольца меньших размеров. Такой процесс неоднократно повторяется и в конечном счете приводит к красивой гирлянде, устойчиво существующей в течение десятка минут. В спокойной воде резервуара эти гирлянды имели весьма  [c.233]

---

Теплотехнический справочник Том 2 (1976) — [
c.559
]

Теплотехнический справочник том 2 издание 2 (1976) — [
c.559
]

---