Wiadomo, że pociski mogą odbić się od wody. Czy odpowiada za to napięcie powierzchniowe, czy jest to to samo zachowanie, które obserwujemy, gdy asteroida odbija się od atmosfery? Nie sądzę, żeby napięcie powierzchniowe miało z tym coś wspólnego, ale kłócę się z kimś, kto się z tym nie zgadza. Myślę, że głównym czynnikiem jest gęstość wody w stosunku do powietrza i gęstość pocisku.
Komentarze
- O, dobrze, ol ' tamy …
- Można również sprawić, że płaskie kamyki przeskakują po wodzie na plaży. Pamiętam odmierzanie 14 skipów na odłamek z dachówki. Myślę, że ma to związek ze wszystkim: kątem padania, prędkością i gęstością materiału (gaz w przypadku asteroid, ale lecą bardzo szybko).
- Cześć John to Physics SE! Domyślam się, że będzie to trudne do obliczenia (jak wszystkie pytania dotyczące uderzenia pocisków w coś), ale intuicyjnie przy dużej gęstości i prędkości dźwięku napięcie powierzchniowe najprawdopodobniej nie jest ważne. Eksperyment będzie jednak łatwy, po prostu weź trochę detergentu i wypróbuj go.
- Kiedy niszczyciele tamy eksperymentowali z odbijaniem bomb, wyciągnięto dwa wnioski: prędkość względna (pocisk wodny) musi być wystarczająco duża, a kąt musi być wystarczająco mały. Właściwie obrócili swoje bomby przed rzuceniem. Jednak nie jestem pewien, w jaki sposób ma to prawdopodobnie związek z napięciem powierzchniowym.
- @Pygmalion Gdyby nie było powierzchni, co zapewnia napięcie powierzchniowe, nie byłoby rykoszetu?
Odpowiedź
Mechanizm jest wyjaśniony np. w W. Johnson, Int. J. Impact Engng, tom 21, nr 1-2, str. 15-24 i 25-34. 1998.
Do wyprowadzenia przybliżonego wzoru Birkhoffa na krytyczny kąt rykoszetu pocisku kulistego przyjęto następujące główne założenia:
(i) Ciśnienie $ p $ na powierzchni kulistej element wzdłuż jego normalnej narysowanej na zewnątrz to $ \ rho u ^ 2/2 $; u jest prędkością poruszania się kuli wzdłuż normalnej.
(ii) Ciśnienie dotyczy tylko tych części kuli, które są zanurzone poniżej niezakłóconej powierzchni wody. Uważa się, że efekt rozprysku na kuli nie wywiera żadnego nacisku.
Dlatego uważam, że napięcie powierzchniowe jest pomijalne.
Odpowiedź
To nie ma nic wspólnego z napięciem powierzchniowym (przynajmniej w przypadku dużych obiektów).
Jest to po prostu siła potrzebna do przyspieszenia wody z drogi, aby obiekt mógł zlew.
Wyobraź sobie, że kula odbija się od innej kuli lub metalowej zbroi. Nie ma problemu z zaakceptowaniem tego, to tylko prawa i pęd Newtona. woda ze studni również ma masę i potrzebuje siły, aby ją przyspieszyć w dokładnie taki sam sposób – jedyną różnicą w odbiciu kuli, kamienia czy bomby jest prędkość i kąt oraz ilość wody potrzebna do przemieszczania się i szybkość .
Nie jestem pewien, przy jakiej prędkości / ciśnieniu lepkość staje się czynnikiem, czy ktoś próbował usuwać kamienie z super-płynnego helu?
Komentarze
- Aby podkreślić swój doskonały punkt widzenia na temat bezwładności przemieszczenia, Myth Busters przeprowadzili odcinek, w którym porównano współczesne karabiny z muszkietami z wojny domowej do strzelania do ludzi pływających pod wodą. Wynik jednoznaczny: muszkiet z wojny domowej był śmiertelny dla pływaków, nowoczesny karabin nieszkodliwy. Dlaczego? Ponieważ współczesne kule poruszały się tak szybko, że woda w porównaniu z nią poruszała się bardziej jak ciało stałe niż ciecz, powodując samozniszczenie pocisku. Znacznie wolniejszy pocisk z wojny domowej dał wodzie znajdującej się przed nim wystarczająco dużo czasu aby usunąć się z drogi, pozwalając kulowi pójść znacznie dalej. (Przy okazji, niezłe pytanie He-4!)
- Kiedy studiowałem dynamikę płynów (o której ' zapomniałem), było coś, co nazywało się Reynolds Numer , odnoszący się do sił bezwładności i lepkości.
- Myślę, że problemem z tą odpowiedzią jest koncepcja przemieszczania się wody ” poza sposób ” i ” jak szybko. ” Jeśli rzucisz piłką gruby kawałek szkła, który odbija się od niego ' nie jest dokładny, co oznacza, że cząsteczki szkła nie mogą ' wydostać się z drogi wystarczająco szybko. Wydaje się to bardziej kwestią elastyczności zderzenia.
- @John – Myślę, że elastyczne zderzenie z oknem różni się od odrzutu cieczy. Przy jakiejś bardzo dużej prędkości lub z płynem nienewtonowskim odrzut może być elastyczny i zachowywać się bardzo jak szkło – ale myślę, że przy prędkości ślizgania się po kamieniach ' jest bardziej przydatny do przemyślenia w kategoriach rozpędu, liek a niutona-kołyska zabawka
- @MartinBeckett – zgadzam się. Chodziło mi o to, że ta koncepcja cząstek, które nie są w stanie usunąć ” z drogi „, wydaje się niepoprawna.Przy wystarczającej ilości energii cząstka usunie się z drogi z prędkością bliską prędkości światła. Nie wydaje się to ' wyjaśnieniem bardzo naukowym.
Odpowiedź
Jako fizyk cząstek elementarnych zwykle postrzegam to jako półelastyczne rozproszenie, w którym prędkość i kąt padania oraz spójność ośrodka muszą wejść do rozwiązania.
Jeśli jest to ciało stałe, która ma wysoką spójność, istnieje duże prawdopodobieństwo rykoszetu / półelastycznego rozproszenia.
Asteroida ślizgająca się po górnej części atmosfery potrzebuje bardzo dużej prędkości i małego kąta natarcia.
Płyny znajdują się pomiędzy, w zależności od podanych zmiennych.
Spodziewam się, że na poziomie mikroskopowym elektrony pocisku pod określonym kątem i prędkością będą postrzegać rzut elektronów na powierzchnię jako nieprzeniknione kontinuum , porównywalny z tym, który jest normalnie prezentowany przez ciała stałe.
Komentarze
- Czy pojedynczy elektron załamałby się, wchodząc w ośrodek, który ogranicza jego prędkość? grupa elektronów zachowuje się jak a impuls poszczególnych elektronów. Niektóre rozproszyłyby się, a inne załamały. Ale ponieważ są one związane, zamiast się rozpraszać, cząsteczki wody rozpraszają się, a elektrony w pocisku załamują się. Czy to ma sens?
- @John Mniej więcej. Rozprzestrzeniają się zbiorowo jako część stałego pocisku. Cząsteczki wody muszą przez pewien czas wyglądać jak ciało stałe. I jest to odbicie, a nie załamanie.
- annav, I ' m Elektron zachowujący się jak fala załamałby się podczas przemieszczania się z powietrza do wody. A może pocisk mógłby być postrzegany jako grupa elektronów (impulsów) zachowujących się jak fala odbijana, gdy kąt padania jest równy kątowi załamania.
- Załamanie ma miejsce, gdy wiązka wpada do wody. Odbicie, gdy jest rozproszone. Pojedynczy elektron mógłby, z mechaniki kwantowej, mieć pewne prawdopodobieństwo przedostania się do wody, załamania, a niektóre odbicia. Znowu zależałoby to od kąta padania, prędkości elektronu i gęstości ośrodka, w który on uderza. Elektrony na powierzchni pocisku zobaczą zbiorcze pole z powierzchni cieczy, a pocisk albo rykoszetuje, albo penetruje. Czy jesteś zdezorientowany ” całkowitym wewnętrznym odbiciem „? en.wikipedia.org/wiki/Total_reflection
Odpowiedź
Prawdopodobnie najłatwiej to zrozumieć, jeśli pomyślisz o pocisku poruszającym się w dwóch oddzielnych kierunkach, poziomym i pionowym. Pocisk porusza się powoli w górę lub w dół do wody, podczas gdy na tej głębokości przemieszcza się poziomo na dużą odległość z dużą prędkością, napotka znaczną ilość masy wody, która zostanie wyrzucona w reakcji, całkowity pęd tej masy powoduje odbita trajektoria. W związku z tym woda nadaje pęd wymagany do odchylenia wolniejszej składowej pionowej.