Sólin Sólin Rís 03:29 • sest 23:24 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 10:48 • Sest 03:33 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 11:19 • Síðdegis: 23:47 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:07 • Síðdegis: 17:24 í Reykjavík

Þegar hellt er úr glasi eða skrúfað frá krana, af hverju mjókkar bunan er neðar dregur og svo brotnar hún upp?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þetta er góð spurning sem varpar ljósi á mikilvæg atriði í straumfræði. Vatnið í bununni er í rauninni í frjálsu falli með vaxandi hraða. Vatn safnast hins vegar hvergi fyrir á leiðinni þannig að jafnmikið vatn fer gegnum öll þversnið bununnar. Nú er vatnsmagnið sem fer gegnum slíkt snið á tímaeiningu margfeldið af hraða vatnsins og flatarmáli sniðsins. Þegar hraðinn vex hlýtur sniðið því að minnka á móti; með öðrum orðum mjókkar bunan þegar neðar dregur.

Ef bunan brotnar upp er það vegna þess sem kallað er iðustreymi (turbulence). Einfaldasta streymi í straumefni nefnist lagstreymi (laminar flow). Þá streymir efnið í lögum sem auðvelt er að lýsa stærðfræðilega og í orðum. Þegar hraðinn vex kemur hins vegar iðustreymi til sögunnar en því er flókið að lýsa. Það getur einmitt meðal annars sagt til sín í því að vatnsbuna brotnar upp. Það er komið undir eiginleikum straumefnisins og öðrum aðstæðum við hvaða hraða iðustreymi verður yfirgnæfandi.


Vatn sem rennur í bunu varpar ljósi á lögmál straumfræðinnar.

Hraði vatns í lóðréttri bunu niður á við vex með fallhæð samkvæmt jöfnunni
v2 - v02 = 2 ∙ g ∙ y
þar sem v er hraðinn, v0 er upphafshraðinn, g er þyngdarhröðunin og y er hæðin sem vatnið hefur fallið um. Ef við köllum þverskurðarflatarmál bununnar A, þá gildir samkvæmt framansögðu að A ∙ v = fasti, en jafnframt má tákna A við geisla eða radía bununnar með jöfnunni A = πr2. Úr þessum jöfnum má auðveldlega finna hvernig geislinn r breytist með hæðinni y.

Mynd:

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

11.8.2000

Spyrjandi

Bragi Baldursson

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Þegar hellt er úr glasi eða skrúfað frá krana, af hverju mjókkar bunan er neðar dregur og svo brotnar hún upp?“ Vísindavefurinn, 11. ágúst 2000. Sótt 29. maí 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=774.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 11. ágúst). Þegar hellt er úr glasi eða skrúfað frá krana, af hverju mjókkar bunan er neðar dregur og svo brotnar hún upp? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=774

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Þegar hellt er úr glasi eða skrúfað frá krana, af hverju mjókkar bunan er neðar dregur og svo brotnar hún upp?“ Vísindavefurinn. 11. ágú. 2000. Vefsíða. 29. maí. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=774>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Þegar hellt er úr glasi eða skrúfað frá krana, af hverju mjókkar bunan er neðar dregur og svo brotnar hún upp?
Þetta er góð spurning sem varpar ljósi á mikilvæg atriði í straumfræði. Vatnið í bununni er í rauninni í frjálsu falli með vaxandi hraða. Vatn safnast hins vegar hvergi fyrir á leiðinni þannig að jafnmikið vatn fer gegnum öll þversnið bununnar. Nú er vatnsmagnið sem fer gegnum slíkt snið á tímaeiningu margfeldið af hraða vatnsins og flatarmáli sniðsins. Þegar hraðinn vex hlýtur sniðið því að minnka á móti; með öðrum orðum mjókkar bunan þegar neðar dregur.

Ef bunan brotnar upp er það vegna þess sem kallað er iðustreymi (turbulence). Einfaldasta streymi í straumefni nefnist lagstreymi (laminar flow). Þá streymir efnið í lögum sem auðvelt er að lýsa stærðfræðilega og í orðum. Þegar hraðinn vex kemur hins vegar iðustreymi til sögunnar en því er flókið að lýsa. Það getur einmitt meðal annars sagt til sín í því að vatnsbuna brotnar upp. Það er komið undir eiginleikum straumefnisins og öðrum aðstæðum við hvaða hraða iðustreymi verður yfirgnæfandi.


Vatn sem rennur í bunu varpar ljósi á lögmál straumfræðinnar.

Hraði vatns í lóðréttri bunu niður á við vex með fallhæð samkvæmt jöfnunni
v2 - v02 = 2 ∙ g ∙ y
þar sem v er hraðinn, v0 er upphafshraðinn, g er þyngdarhröðunin og y er hæðin sem vatnið hefur fallið um. Ef við köllum þverskurðarflatarmál bununnar A, þá gildir samkvæmt framansögðu að A ∙ v = fasti, en jafnframt má tákna A við geisla eða radía bununnar með jöfnunni A = πr2. Úr þessum jöfnum má auðveldlega finna hvernig geislinn r breytist með hæðinni y.

Mynd: