Сперва, ( только-что ) посмотрел первый ролик и написал там коментарий про аналогию с шариком в воздушной струе... Значит, верно понимаю... Это радует. Полагаю, что плоская частица разворачивается так потому, что пучность стоячей волны ( при данной конфигурации излучателей ) имеет форму двояковыпуклой линзы. Это форма поверхностей с одинаковым давлением ( эквипотенциальные поверхности ).

спасибо за видео ролик

Пластинки занимают такое положение, при котором равновесие будет устойчивым. Вертикальная ось, проходящая через центр тяжести пластины должна пересекать опору. Например, если поставить книгу на стол и наклонить ее, то она упадет на стол ("ляжет"), и равновесие станет устойчивым. В нашем случае вместо стола - область с высоким давлением воздуха, а вместо книги - пластинка.

Интересно былобы посмотреть на частички разной формы, например вытянутый цилиндр, или плоский диск

@user-be9vc5zq7g

3 жыл бұрын

Согласна!

Так лобовое давление и так выше, а с особенностями по уравнению Бернулли тем более!)

Образуются стоячие волны в результате интерференции волн?) На них как раз таки и опирается частица

под и над частицей создается давление, из опыта видно что частицы вращаются. Частица в виде Прямоугольника есть площадь широк Если мы ставим частицу вертикально то нижнее ребро имеет маленькую площадь " условно 1" и под действием давления частица как бы подает (т.к есть некое вращение, и частица помещена не строго вертикально ), а боковое ребро имеет большую площадь "условно 20". Как пример. Если взять книгу поставить ее на ребро и сверху нагрузит гирей, книга будет стоять но стоит слегка подуть или подтолкнуть как книга упадет на бок и прижмется этой же гирей сверху, создавая давление на большую площадь, и книга становиться устойчивой и никуда не двигается.

Это самое энергоэкономичное положение

@rolocan_t

4 жыл бұрын

@@schetnikov я не знаю как называется этот закон, или какая у этого формула, но в природе это всегда так

@rolocan_t

4 жыл бұрын

@@schetnikov мне сложно ответить на этот вопрос, так как я не имею достаточных знаний. Наверное надо смотреть все эффекты которые на себе испытывает частица.

В случае с феном работает закон Бернулли.

Пластинка стоит поперек пластины из-за того, что минимальное давление в волне тоже находиться поперек. Область большего давления стремиться переместить пластинку в область меньшего давления, которое и распределено поперек.

@RobotN001

4 жыл бұрын

а если пластину закрепить на шарнирах так, чтобы они была не в области минимального давления ?

@user-sy4em8by8c

4 жыл бұрын

Думаю, что если закрепить на шарнирах в области наибольшего давления, то пластинка повернется вдоль оси системы

@RobotN001

4 жыл бұрын

@@user-sy4em8by8c , но происходит наоборот , поворачивается поперёк оси

@user-sy4em8by8c

4 жыл бұрын

@@RobotN001 я говорил про закрепление на шарнирах в области наибольшего давления

@RobotN001

4 жыл бұрын

@@user-sy4em8by8c , на видео этого нет, но известно, что диск Рэлея разворачивается поперёк в любом месте стоячей волны, и даже в бегущей волне... o_O

Ролик не впечатлил, но дискуссия очень интересная!

При свободном положении частиц "обтекание волн" происходит не равномерно. Поэтому частица в итоге занимат такое положение, что скорость обтекания со всех сторон одинаковая - минимальная ось симметрии совпадает с направлением максимального потока. Другие оси, если они есть (а они есть), не могут обеспечить более устойчивое положение, так как воздух не движется в одном направлении, а колеблется и не успевает развернуть пластинку. Поэтому частицы в установке имеют одно положение с низшим энергетическим состоянием всё время, в отличии от, скажем, падающей снежинки

@RobotN001

4 жыл бұрын

"равномерно" -- что значит равномерно в данном случае ? "Поэтому частица в итоге занимат такое положение, что скорость обтекания со всех сторон одинаковая" -- зачем ей это делать ? откуда такое желание к симметрии ? и если это будет пластина в виде полукруга т.е. несимметричная ?

@sibedir

4 жыл бұрын

@@RobotN001 равномерно - это равномерно. Откуда у неё такое желание - я принципиально объяснил (занимает положение низшего энергетического состояния). Даже сослался на похожий, но имеющий принципиальное отличие пример. Остальное без сложных формул гидромеханики и дифур состояния никак (И да, я их не знаю. Мой потолок статика). Так что докоп не засчитан ))))

@sibedir

4 жыл бұрын

Про минимальную ось я бы, конечно, мог пояснил на пальцах, но там рисовать нужно и это уже чисто мои домыслы. Природа устойчивости равновесия, в моём понимании, сводится к тому факту, что данное положение обеспечивает минимальное изменение сил, пытающихся развернуть пластину, при заданном отклонении. В отличии от, скажем, вертикального положения.

@sibedir

4 жыл бұрын

Ну и ещё, конечно, (а может быть дело как раз только в этом), каждая часть пластины пылается вести себя как отдельный элемент, по одним и тем же принципам. Но из-за того, что они одно тело, им приходится "ютиться" в одном поперечнике волны. Но тут нужно считать - как соотносятся размеры пластин и градиент давления/скорости.

@RobotN001

4 жыл бұрын

@@sibedir , разумеется менее обобщённое рассмотрение может добавить понимание причин явления.

👍💯👍

К ответу на вопрос. В работе Горькова показано, что частица в звуковой волне обладает потенциальной энергией, зависящей от среднеквадратичной скорости и давления в точке. Значит, эквипотенциальные плоскости перпендикулярны оси системы. Частицы, будучи низкими призмами, занимают положение с минимумом потенциальной энергии.

@michaelpovolotskyi3295

4 жыл бұрын

@@schetnikov Для несферической формы будут другие коэффициенты, но потенциальная яма не исчезнет

@michaelpovolotskyi3295

4 жыл бұрын

@@schetnikov Ориентация обусловлена минимизацией потенциальной энергии. Как у диполя в электрическом поле, пользуясь Вашей аналогией.

@michaelpovolotskyi3295

4 жыл бұрын

@@schetnikov Я имел в виду не наведенный диполь, а фиксированный.

полет листа с дерева, тоже самое

Если бревно по реке пустить поперек течению, то бревно развернет по течению вдоль, значит и здесь частицы разворачиваются вдоль линии тока. Также как и рамка с током под действием силы Ампера стремится развернуться по линиям магнитной индукции

@ParsleyRF

4 жыл бұрын

@@GidraBOG так и установку крутят медленно вокруг частиц, иначе они посыпятся, если быстрее вращать

@ParsleyRF

4 жыл бұрын

@@GidraBOG в общем волна продольная поэтому и частицы занимают положение вдоль

@RobotN001

4 жыл бұрын

бревно вообще говоря может и вращаться ) из-за разности скоростей у берега и в центре )

@user-Leonidovich

4 жыл бұрын

@ParsleyRF Слово "значит" после наглядного примера используйте с осторожностью. Это слово обычно обозначает сильную логическую связь, а аналогия доказательством не является

@ParsleyRF

4 жыл бұрын

@@schetnikov это, конечно, не доказательство и далеко от истины. Можно ограничиться первым законом Ньютона: тело движется без ускорения в выбранной системе отсчета или находится в состоянии покоя

если опять сводить всё к Бернулли, то можно попробовать объяснить эффект разворота диска Релея через взаимодействие усреднённых кромок диска с движущимся воздухом. кромка направленная против потока создаёт большее сопротивление , чем покатистая по потоку ))) и опять же можно утверждать, что кромка направленная против потока увеличивает скорость обтекания не так сильно, как покатистая по потоку (покатистая работает как дозвуковое сопло, а противоточная кромка срезает поток), и поэтому давление (как это не парадоксально, опять же) будет больше там, где скорость меньше, т.е. у противоточной кромки. ну а давление это есть сила на некоторой площади ))) поэтому в среднем и создаётся момент.

@sibedir

4 жыл бұрын

А если у этого диска рэлея убрать точку опоры в виде оси, он также будет сохранять устойчивое положение?

@sibedir

4 жыл бұрын

@@schetnikov попробуйте какие-нибудь мелкие чешуйки, значительно меньше длинны волны (в идеале меньше длины пробега молекул))))). Может конфетти какое или та же серебрянка. Правда как за ней наблюдать?

@RobotN001

4 жыл бұрын

​@@sibedir , устойчивое по отношению к повороту ? ну если он будет левитировать и частота звука достаточно высока, то да, диск будет устойчив из-за наличия демпфирующих аэродинамических сил пропорциональных угловой скорости, и снижающих собственно добротность системы. но наверное можно подобрать низкочастотный мощный звук и малый радиус диска такой, чтобы он был не устойчив и колебался бы или вращался бы не в плоскости фронта волны... (но это не точно))

@sibedir

4 жыл бұрын

@@RobotN001 а ещё есть тривиальное предположение, что несколько пенопластовых шариков, помещённые на один уровень, выстроятся в форме блина. Это я и имел в виду, когда говорил о низшем энергетическом состоянии пластины, как единого жесткого тела (но вот как сформулировать такую мысль в несколько предложений, сразу не придумаешь). Всё-таки одним диском рэлея тут, как мне кажется, дело не ограничивается.

@sibedir

4 жыл бұрын

@@schetnikov вы наша домашняя лаборатория. С радостью встречаем каждый ваш ролик.

Сначала комментарий к фильму. Лично мне объяснение не показалось понятным. Шарик в стационарной струе - это одно, а частица в звуковой волне - это другое.

@Olexsy952

4 жыл бұрын

Согласен, тогда шарик в струе должен висеть и снизу от фена

@Olexsy952

4 жыл бұрын

Шарик в струе воздуха фена не висит под феном, из-за лобового сопротивление шарика потоку. Стоячая волна в ультразвуке образуется из-за интерференции встречных волн, то есть разница не только в переменнном и постоянном направлении потока воздуха из фена и УЗ, а в наличии или отсутствии встречных воздействий. Если будет один излучатель, но в 2 раза мощнее, волна идущая в одном направлении удержит частицу только вертикально над излучателем, или под наклоном, как фен удерживает шарик.

@michaelpovolotskyi3295

4 жыл бұрын

@@schetnikov Да, в учебнике все написано и разобраться можно (на самом деле, я получил удовольсвие от чтения), но из фильма не было понятно.

@Olexsy952

4 жыл бұрын

@@schetnikov , есть ещё одно отличие, о котором я забыл упомянуть, в потоке воздуха от фена сжимаемостью воздуха можно пренебречь, а вот с волной нельзя пренебрегать, суть самой волны это и есть сжатие и растяжение воздуха, в остальном сходства ситуации есть, что бы применит закон Бернулли. Ещё одно замечание, что при увеличении размера частица относительно длинны волны, наступает момент, когда за частицей появляется "тень", то есть область, где волна не огибает препятствие, но в случае стоячей волны эта область периодически появляется с обеих сторон и воздействие в среднем компенсируется

@Olexsy952

4 жыл бұрын

@@schetnikov , ага, понял, появление тени завязана на скорость звука

Принцип .тора.

Положение вдоль потока неустойчивое, т.к. при малом отклонении возникает вращающий момент, стремящийся повернуть частицы дальше. Положение поперек же устойчивое, поскольку при малом повороте возникает возвращающий момент

@RobotN001

4 жыл бұрын

тут практически нет потока))) вероятно вопрос в природе сил, которые создают этот возвращающий момент )

@RobotN001

4 жыл бұрын

@@schetnikov , Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 томах. Том 6. Гидродинамика ? Учебное пособие. - 5-е изд., стереот. - М.: Физматлит, 2001 - 732 с. ?

@RobotN001

4 жыл бұрын

"Пусть сама жидкость производит под влиянием каких-либо внеш­них (по отношению к телу) причин колебательное движение. Под влиянием этого движения погруженное в жидкость тело тоже начинает двигаться 1) Речь может идти, например, о движении тела в жидкости, по которой распространяется звуковая волна с длиной волны, большой по сравнению с размерами тела." стр 52. ну а дальше выводится сила сопротивления шарика в подвижной жидкости... и никаких сил левитации в стоячей волне (((

@andreykuznetsov7442

4 жыл бұрын

@@schetnikov Можно ли выразить это в чисто механических терминах, без привлечения электромагнитных аналогий? Как вы сделали для парадокса с изогнутой трубой. Пусть шарик обтекается струей воздуха. Давление у "полюсов" повышенное, а на "экваторе" пониженное и это взаимосвязано с отклонением движения воздуха от прямолинейного. Есть центростремительное ускорение - есть сила. Это понятно. Но все еще непонятно на элементарном механическом уровне, почему давление повышается больше у того полюса, где скорость меньше. Казалось бы, меньшей скорости соответствует меньшее центростремительное ускорение и меньшая сила.

@user-eo5uf3hz6l

Ай бұрын

В случае с феном работает закон Бергули.

А если бы шар имел форму как у гольф мяча(при том же весе) он бы выше поднялся при тех же условиях.

@aleksandr_berdnikov

4 жыл бұрын

А почему, если не секрет?

@sashakit2272

4 жыл бұрын

@@aleksandr_berdnikov если вам интересная эта тема можете посмотреть новое видео Веритасиум (это англоязычный ютубер, смотрите перевод если хотите) там он гладкий и гольф мяч в аеродинамической трубе проверял. Так как я понял позади мяча з неровностями вихрь немного отклоняется в сторону пониженного давления (и там позади его нет области повышенного давления) а на гладком мяче позади слишком не стабильная среда (потому что вихрь сривается сразу, и не обходит мяч) она слегка ему припятствует

@sashakit2272

4 жыл бұрын

@@aleksandr_berdnikov вот ссылка на это видео (с переводом) kzread.info/dash/bejne/aqiHxNiMereWlco.html

@sashakit2272

4 жыл бұрын

@@aleksandr_berdnikov хотя я вот подумал, если в гольф мяча меньшее сопротивление, то он бы ниже был, естествено при равных условиях