Волны поверхностного натяжения

Опыт. Моды поверхностного натяжения. Круговые стоячие волны поверхностного натяжения легко наблюдать следуюш,им образом, Наполните бумажную чашку до краев водой и затем добавьте еще чуть-чуть, чтобы вода слегка поднялась над краями (удерживаясь силой поверхностного натяжения). Слегка ударьте по чашке. Волны легко проследить, наблюдая за отражением неба от поверхности воды. Другой способ наблюдения возьмите небольшой яркий источник света, поместите его на расстоянии около метра от поверхности и наблюдайте за узорами, появляющимися на дне чашки из-за того, что поверхностные волны действуют как Рис. к задаче 2.34, ЛИНЗЫ, Чтобы убедиться в том, что работает [c.102]

Волны поверхностного натяжения. При выводе дисперсионного соотношения (72) мы пренебрегли возвращающей силой, возникающей от поверхностного натяжения. Для данного элемента соответствующий вклад в возвращающую силу пропорционален произведению Коэффициента поверхностного натяжения Т на кривизну поверхности. Последняя пропорциональна k . Поэтому вклад от сил поверхностного натяжения пропорционален Тк , Гравитационный вклад [c.317]

Закон дисперсии для волн поверхностного натяжения. Поверхность воды ведет себя как растянутая мембрана. В равновесии натяжение по оси х определяется коэффициентом поверхностного натяжения Т=72 дин см, умноженным на длину L вдоль неинтересного г-направления (см. рис. 7.5 и 7.6). Если поверхность выпуклая, то вследствие поверхностного натяжения возникает давление, направленное вниз. Покажите, что для синусоидальной волны давление, направленное вниз, равно [c.349]

Если под действием одной и той же внешней силы стержни будут совершать вертикальные колебания, то на поверхности воды будут возникать волны поверхностного натяжения. Благодаря тому, что возмущающая сила одинакова для обоих стержней, разность их фаз постоянна. Другим примером двух когерентных источников могут служить две одинаковые радиоантенны, находящиеся под воздействием одного и того же генератора. Даже если генератор и не является идеально монохроматичным, разность фаз токов в двух антеннах остается постоянной. [c.406]

Во всех этих примерах нам необходим детектор , регистрирующий (воспринимающий) волны. В случае волн поверхностного натяжения на воде таким детектором может быть кусок пробки, плавающий на поверхности воды. Вертикальные перемещения пробки могут быть измерены. В случае радиоволн можно использовать детектор, состоящий из приемной антенны, резонансного контура, настроенного на частоту передатчика, и осциллоскопа. Для видимого света возможным детектором может быть наш глаз, фотопленка или фотоумножитель, выходной ток которого можно измерить. В каждом случае детектор будет реагировать на суммарную волну, являющуюся линейной суперпозицией волн от каждого источника. [c.406]

Поверхность жидкости стремится принять свою равновесную форму как под влиянием действующего на жидкость поля тяжести, так и под влиянием сил поверхностного натяжения. Между тем при изучении в 12 волн на поверхности жидкости мы не учитывали этого последнего фактора. Мы увидим нил е, что влияние капиллярности на гравитационные волны существенно при малых длинах волн. [c.341]

В случае очень коротких волн, когда радиус кривизны поверхности достаточно мал, кроме силы тяжести начинают играть заметную роль и силы поверхностного натяжения. Они становятся преобладающими для волн достаточно малой длины, например в случае воды для волн короче 1 см. В этом случае роль восстанавливающей силы практически играют только силы поверхностного натяжения. Поэтому короткие волны на поверхности жидкости называют капиллярными волнами. Скорость распространения капиллярных волн существенно зависит от свойств жидкости (плот- [c.708]

У волн, наблюдаемых на поверхности жидкости, так называемых поверхностных волн, взаимосвязь между соседними элементами поверхности жидкости при передаче колебаний осуществляется не силами упругости, а силами поверхностного натяжения и тяжести. [c.200]

Эта формула относится как к случаю, когда переход на кривую насыщения производится из двухфазной области, так и к состояниям на кривой насыщения (если только прохождение звуковой волны в насыщенном паре сопровождается фазовыми превращениями, что должно иметь место при сравнительно малом влиянии поверхностного натяжения и отсутствии вследствие этого эффекта пересыщения пара). [c.279]

В простейшем случае волнового движения горизонтальной поверхности раздела фаз (свободной поверхности жидкости неограниченной протяженности) механизм возникновения волн можно представить следующим образом. Любое возмущающее воздействие, вызвавшее искривление поверхности раздела, обусловливает возникновение сил, стремящихся вернуть поверхность к исходному состоянию. Во первых, это — силы поверхностного натяжения, пре- [c.125]

При малых скоростях Uq < относительного движения этому дестабилизирующему фактору препятствуют силы тяжести и поверхностного натяжения, так что система устойчива, и волны имеют нейтральный характер (амплитуда не изменяется во времени). При [c.153]

Этот результат физически нетрудно понять, если учесть, что по мере увеличения длины волны X при заданном возмущении толщины пленки кривизна возмущенной поверхности падает. При Х- возмущенная поверхность все меньше отличается от гладкой, и стабилизирующее действие поверхностного натяжения перестает действовать. Таким образом, учет поверхностного натяжения не устраняет неустойчивость, а лишь сдвигает ее в область больших длин волн. [c.168]

Основные свойства жидкостей, существенные при рассмотрении задач технической гидромеханики, — плотность и вязкость. В некоторых случаях (при образовании капель, течении тонких струн, образовании капиллярных волн и др.) имеет значение также поверхностное натяжение жидкостей. [c.8]

При осесимметричном распаде (рис. 8.10, а) жидкой струи в ее разрушении главную роль играют силы инерции, трения и поверхностного натяжения. Под их действием на поверхности струи образуются симметричные волны, развитие которых приводит к разрушению струи. Осесимметричный распад наблюдается при относительно малых скоростях истечения. В этом случае режим движения жидкости — ламинарный. [c.346]

Формула (6.33) относится к случаям, когда переход на кривую насыщения осуществляется из двухфазной области. Она выведена в предположении, что прохождение звуковой волны в насыщенном паре сопровождается фазовыми превращениями, как это наблюдается при сравнительно малом влиянии поверхностного натяжения и отсутствии, вследствие этого, эффекта пересыщения пара при достаточно низких частотах. [c.444]

Теория ветровых волн показывает, что скорость их перемещения (скорость с) в общем случае зависит а) от ускорения силы тяжести и б) от физических свойств жидкости (от так называемого поверхностного натяжения). При этом оказывается, что в частном случае достаточно больших ветровых волн зави-W I [c.612]

Волны Релея не могут существовать на поверхности жидкости, потому что в ней нет поперечных волн, необходим>. х для формирования поверхностной волны. На поверхности жидкости наблюдаются волны, связанные с гравитационными силами и силами поверхностного натяжения. [c.12]

В зависимости от соотношения сил тяжести, вязкости и поверхностного натяжения на поверхности ламинарной пленки в неподвижном паре могут возникнуть волны. Начало образования волн на поверхности может быть определено по формуле (10.2). [c.232]

Соотношение сил тяжести и поверхностного натяжения характеризуется критерием Вебера. Можно также считать, что критерий Вебера представляет собой соотношение геометрической характеристики системы Ь и линейного размера свободных образований (волн, пузырей, капель и т. п.) [c.317]

Здесь бкр — критическая толщина пленки I — длина волны случайного возмущения а — поверхностное натяжение. При фиксированном значении б к разрыву пленки приводят возмущения с длиной волны [c.145]

Возникновение волн на поверхности ламинарной пленки, текущей в практически неподвижном газе, зависит только от соотношения сил тяжести, вязкости и поверхностного натяжения. Если пленка меняет существенно свою толщину только в направлении течения, т. е. по координате х, то давление, обусловленное поверхностным натяжением, будет равно [c.297]

Чтобы создать волны миллиметровой длины (волны поверхностного натяжения), используйте глазную пипетку, наполненную водой. Пусть на поверхность воды в тазу падает капля из шгаетки с высоты в несколько миллиметров. В этом случае будут возникать волны с доминирующей длиной в несколько миллиметров. Чтобы убедиться в том, что эти волны возникают благодаря поверхностному натяжению, добавьте в воду немного мыла и повторите опыт. Вы заметите уменьшение групповой скорости. Чтобы убедиться в том, что более длинные волны вызваны не поверхностным натяжением, можно повторить этот опыт с длинными волнами. Для увеличения длины основной волны в группе капля должна падать с большей высоты. [c.285]

Вторым примером может служить рассеяние света на границе раздела двух несмешиваюи ихся жидкостей или на свободной поверхности жидкости. Из-за теплового движения поверхность жидкости не бывает абсолютно гладкой. Она всегда неровная. На этих неровностях свет претерпевает дифракцию, т. е. происходит поверхностное молекулярное рассеяние. Если высота неровностей мала по сравнению с длиной волны, как это имеет место в обычных условиях, то амплитуда рассеянного света обратно пропорциональна первой, а его интенсивность второй степени длины волны. Поверхностное натяжение сглаживает неровности, появившиеся из-за тепловых флуктуаций. Поэтому молекулярное поверхностное [c.607]

Продольные волны могут воз-никач ь н газах, исидкостях и твердых телах поперечные волны распространяются в твердых телах, в которых возникают силы упругости при деформации сдвига или под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести. [c.222]

Для коротких волн, когда Х<1,72 см, основную роль в -восстаповленип равновесия поверхности воды играют силы поверхностного натяжения и в связи с этим такие волны часто называют капи.1.>1ярны.ш. Их скорость распрострапсния определяется первым слагаемым в выражении (52.5) [c.204]

В течение последних 20 лет известные успехи были достигнуты в численном моделировании волн конечной амплитуды (нелинейная теория). Линейная теория способна ответить только на вопрос о границе устойчивого и неустойчивого состояний и не может предсказать реальную форму волн и их эволюцию во времени. Экспоненциальный рост амплитуды волн при возникновении неустойчивости, предсказываемый линейной теорией, сам по себе предполагает, что эта теория выходит за пределы своих возможностей, как только такой рост начинается. В реальном процессе восстанавливающие силы (поверхностного натяжения, инерции, массовые) быстро нарастают с увеличением амплитуды волн, которая всегда остается конечной в гравитационных пленках. На основании численных исследований в рамках нелинейной теории были получены некоторые практически полезные результаты [43], однако они, как правило, не могут быть представлены в виде прость(х аналитических соотношений основные тенденции, следующие из численных решений, описываются обычно качественно. В частности, важный качественный вывод делается Холпановым и Шкадовым [43] в отношении влияния трения со стороны газового потока (т " ) на форму волновой поверхности жидкой пленки. Оказывается, начиная с некоторого значения т" (при заданном расходе жидкости Fq), увеличение касательного напряжения приводит к уменьшению амплитуды волн, чего никак нельзя было бы предположить на основе анализа в рамках линейной теории Кельвина—Гельмгольца. [c.171]

Коэффициент поверхностного натяжения 2 определяется веществом жидкой фазы (вещество газовой фазы очень слабо влияет на S) и зависит от ее темпер 1туры на межфазиой границе, которая, как уже отмечалось (см. 6 гл. 1), в отличие от температуры основной массы глза практичес] и пе меняется (Гх = 7 о). Нужны очень сильныз ударные волны (/)е/ро>Ю), чтобы при сжатии за счет новый гения температуры газа в ядре пузырька повысилась температура жидкости на стенке пузырька. [c.109]

Доведенных до конца решений задачи о расиаде струи пока не имеется. Однако довольно далеко идущая ее разработка сделана в работах Релея, Вебера, Петрова, Калининой и других исследователей. В основу этой теории положено представление о распаде струи как следствии нарушения равновесия свободной поверхности жидкости под действием сил поверхностного натяжения. Незначительные начальные возмущения приводят к образованию волн с самопроизвольно увеличивающейся амплитудой, причем процесс ускоряется вследствие дополнительных возмущений, создаваемых относительным движением жидкости и газа. [c.226]

При этом возникают силы, стремящиеся вернуть жидкость к равновесию. При стекании пленок большое значение имеет сила, обусловленная поверхностным натяжением жидкости. Под действием восстанавливающих сил жидкие частицы стремятся вернуться к положению равновесия. Однако по инерции они будут проходить положение равновесия, вновь испытывать действие восстановительных сил и т. д. На это движение накладывается действие сил тяжести [Л. 133]. В результате на поверхности пленки, подвергшейся случайному возмущению, будут возникать волны. Волновые движения, возникающие разновременно в различных местах от случайных возмущений, налагаясь друг на друга, прив(5Нят к сложной трехмерной картине процесса. Ламинарно текущая пленка обладает неустойчивостью относительно возмущений с достаточной длиной волны (>б). При малых числах Рейнол 1Дса возникающие в слое возмущения сносятся вниз по течению. Если же число Рейнольдса пленки больше некоторого предельного Кеволн, то образуется устойчивый волновой режим. [c.267]

Формула не учитывает физических свойств жидкости и изменения шероховатости поверхностп (амплитуды волн) в зависиу стн от скорости газового потока. Как показывают опь,. ы [6.16], при нисходящем (спутном) кольцевом течении при скоростях воздуха до 20 м/сек (условия экспериментов) сохраняется постоянство амплитуды волн Я = 0,46, практически соответствующее теоретическому решению П. Л. Капицы t=0,48 [6.3]. В то же время в восходящем потоке при изменении скорости воздуха от 10 до 38 м/сек величина X уменьшалась с 0,86 до 0,48. Поэтому данная формула, по-видимому, наиболее пригодна для нисходящего спутного кольцевого течения. Влияние поверхностного натяжения возможно учесть [c.152]

Рассмотрим равновесие газа и жидкости при образовании капель. В силу вязкостного трения газ захватывает частицы жидкости, деформируя ее поверхность с образованием волн. Если силы поверхностного натяжепия меньше сил, определяемых скоростным напором газа, то с гребней волн отрываются капли, происходит их унос, т. е. нарушение гидродинамической устойчивости газожидкостной системы. Отрыв капель происходит на границе между газом и жидкостью, т. е. в зоне действия сил вязкостного трения — ламинарной зоне, для которой коэффициент трения определяется законом Пуазёйля = Aj/Re. Запишем условие начала образования капли диаметром d, когда ее внутреннее давление от сил поверхностного натяжения уравновешивается скоростным напором [c.84]

ВОЛНЫ [капиллярные — поверхностные волны малой длины, в которых основную роль играют силы поверхностного натяжения когерентные — волны света, у которых разность их фаз не зависит от времени ленгмюровскне — продольные колебания плотности электронов в плазме Маха — ударные звуковые волны, возникающие при движении тел со скоростями, превышающими фазивые скорости упругих волн в данной среде некогерентные — волны света, разность фаз которых изменяется с течением времени поверхностные <— волны, распространяющиеся на свободной поверхности жидкости или на поверхности раздела несмешивающихся жидкостей акустические — упругие волны, распространяющиеся вдоль поверхности твердого тела и затухающие при удалении от нее электромагнитные — электромагнитные волны, распространяющиеся вдоль некоторой поверхности и затухающие при удалении от нее) поперечные — волны, когда частицы среды колеблются в плоскостях, перпендикулярных к направлению распространения волны (эта среда должна обладать упругостью формы) продольные — волны, если колебания частиц среды происходят в направлении распространения [c.227]

При дроблении топливной пленки, создаваемой центробежной форсункой, имеют место те же процессы, что и в распыливании сплошной струи. При малой скорости истечения пленка сокращается и под действием сил поверхностного натяжения стягивается в одну струю, которая затем распадается на капли. С повышением скорости истечения на поверхности пленки возникают волны, которые по мере удаления от сопла интенсивно воздействуют на пленку, разрушая ее на отдельные частицы (рис. 5). При этом с повышением вязкости топлива переход от осесимметричных колебаний к волновым и к рас-пыливанию топлива непосредственно у сопла без видимой части пленки наступает при больших значениях давления, а следовательно,, и скоростей истечения топлива. Так, например, для центробежной форсунки с тремя тангенциальными отверстиями диаметром 0,83 мм, камерой закручивания диаметром 7 мм и соплом диаметром 2 мм [c.13]

Влияние поверхностного натяжения на процесс пленочной конденсации сравнительно невелико. При течении на вертикальной поверхности изменение поверхностного натяжения несколько влияет на среднюю толщину пленки в области ламинарного течения в связи с некоторым измедением возникающих ча ее поверхности капиллярных волн, [c.292]

ВОЛНЫ ИОНИЗАЦИИ — см. Ионизационные еолны. ВОЛНЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ — волновые движения жидкости, существование к-рых связано с изменением формы её границы. Наиб, важный пример — волны на свободной поверхности водоёма (океана, моря, озера и др.), формирующиеся благодаря действию сил тяжести и поверхностного натяжения. Если к.-л. внеш. воздействие (брошенный камень, движение судна, порыв ветра и т. п.) нарушает равновесие жидкости, то указанные силы, стремясь восстановить равновесие, создают движения, передаваемые от одних частиц жидкости к другим, порождая волны. При этом волновые движения охватывают, строго говоря, всю толщу воды, но если глубина водоёма велика по сравнению с длиной волны, то эти движения сосредоточены гл. обр. в приповерхностном слое, практически не достигая дна (короткие волны, или волны на глубокой воде). Простейший вид таких волн — плоская синусоидальная волна, в к-рой поверхность жидкости синусоидально гофрирована в одном направлении, а все возмущения физ. величин, напр, вертик. смещения частиц (z, X, t), имеют вид 1=А z) os (i>t—kz), где х — горизонтальная, Z — вертикальная координаты, ы — угл. частота, к — волновое число, Л — амплитуда колебаний частиц, зависящая от глубины г. Решение ур-ний гидродинамики несжимаемой жидкости вместе с граничными условиями (ноет, давление на поверхности и [c.332]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...