水螺旋

水螺旋：包含如何定性地解释水螺旋这种行为？水射流的流速和其他参数如何影响观察？是否需要在特定的温度、压强下才能产生水螺旋？

水螺旋

• 成员
  • 黄维刚 （40%）
  • 张涛涛（30%）
  • 贾芸倩（30％）
• 选课
  • 原题
    • Water SpiraL If a stream of liquid is launched through a small hole, then under certain conditions it twists into a spiral. Explain this phenomenon and investigate the conditions under which the spiral will twist.
  • 翻译
    • 如果液体流通过一个小孔发射，那么在某些条件下它会扭曲成螺旋。解释这种现象并研究螺旋扭曲的条件。
• 参考资料
  • 网址
    • https://www.bilibili.com/video/BV1zQ4y117Ts/
    • https://www.bilibili.com/video/BV1zQ4y117Ts/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.0
• 探究
  • 1.准备好两个空矿泉水瓶。
  • 2.把其中的一个矿泉水瓶倒入多半瓶清水，放入一点染料。
  • 3.把空瓶子和有水的瓶子口对口用胶带绑上。
  • 4.用手把瓶子旋转几下后把有水的瓶子倒过了这样就可以看见漩涡了。
  • 控制变量
    • 实验地点统一在北半球
    • 温度
    • 压强
    • 体积
• 分析
  • 水微元，有一个初速度v0，此速度可以分解为切向和径向，径向向外的速度会在水达到圆截面边缘时由于水表面张力被吸回来，某种程度上类似于充当向心力的角色，而切向速度就导致它会围绕圆心旋转。
  • 水在流出出水口变成水柱之前没有一个定向扰动的话，所有水分子的初始速度中和之后应当为零，就是在水柱中，所有顺时针和逆时针围绕的、杂乱运动的水微元经过对撞或说融合之后，整体不再围绕圆心旋转，只会向下落。地球在旋转，科氏力也会起到使水在北半球逆时针，南半球顺时针旋转的作用。
• 猜想假设
  • 是否需要在特定的温度、压强下才能产生水螺旋？
  • 是否需要给予水的一个速度？
  • 在南半球和北半球的旋转方向相不相同？
• 提出问题
  • 如何定性地解释水螺旋这种行为？
  • 水射流的流速和其他参数如何影响观察？
• 水螺旋（water spiral）