ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ ГОМЕЛЬСКОГО ГОРОДСКОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТА
Государственное учреждение образования
«Гимназия №71 г. Гомеля»
Конкурсная работа
«Пузыри в жидкости»
Исполнитель: Мурашко Вячеслав Игоревич,
ученик 9 А класса
Руководитель: Синюто Алла Николаевна,
учитель физики
Государственного учреждения образования
«Гимназия №71 г. Гомеля»
Гомель
2010
Оглавление
Введение
1. Пузырек всплывает в жидкости
2. Модельный опыт о флотации
3. О «мягких» и «твердых» пузырьках в жидкости
4. Газовый пузырек у границы между жидкостями
5. Кавитация
Заключение
Список использованных источников и литературы
Введение
Цель данной работы - изучение тех процессов, которые происходят или могут происходить с пузырями в жидкости и понять как общие законы физики обнаруживают себя в конкретных явлениях. При выполнении работы применялись следующие методы исследования: анализ различных источников информации; самостоятельное выполнение различных опытов, выявляющих различные свойства пузырьков. Объект исследования – пузыри, которые расположены в жидкости.
Газовый пузырек в жидкости! Ситуация общеизвестная и как будто совершенно понятная: пузырек всплывет, у поверхности вскроется, содержащийся в нем газ уйдет в паровую фазу вблизи поверхности жидкости. Понятно, почему это происходит: поднятие пузырька сопровождается опусканием центра масс жидкости с пузырьком. После вскрытия газового пузырька уровень жидкости понизится на некоторую величину, а это выгодно, как бы мала она ни была. Это упрощенный рассказ о судьбе пузырька в жидкости. Есть множество процессов и явлений, происходящих с ним и зависящих и от его размера, и от свойств жидкости, и от размера и формы сосуда, в котором жидкость находится, и от сорта газа, которым заполнен пузырек, и от много другого.
Пузырек оказывается главным участником очень важных технологических процессов и физических явлений. Эти процессы могут быть организованы лучшим образом, а явления использованы с наилучшим успехом, если будут поняты физические закономерности, управляющие поведением пузырей.
Речь идет о флотации, процессе, при котором руда освобождается от пустой породы, о кавитации – процессе появления несплошностей в жидкости вследствие местного понижения давления (эти несплошности превращаются в пузырьки, которые, схлопываясь, могут изъязвлять и разрушать металл, находящийся в жидкости, в частности гребные винты кораблей), о барботаже – продувании сквозь жидкость газовых пузырьков (их поток приводит к совершенному перемешиванию жидкости, а иной раз используется для ее равномерного прогрева).
1. Пузырек всплывает в жидкости
Полагая, что пузырек сохраняет сферическую форму, запишем выталкивающую его архимедову силу , которая обусловлена различием плотностей жидкости и газа в пузырьке . Она определяется известной формулой:
.
В записанной формуле учтено, что .
Обсудим, как под действием архимедовой силы всплывает пузырек, который, двигаясь медленно, сохраняет сферическую форму.
Рисунок 1 Схемы ламинарного (а) и турбулентного обтекания жидкостью движущегося в ней пузыря
Вокруг пузырька возникают потоки, которые перемещают жидкость от лобовой поверхности пузырька к его тыльной поверхности. Чем дальше от пузырька, тем с меньшей скоростью протекает жидкость, тем менее она «осведомлена», что в ней движется пузырек. В действительности, течет жидкость, а мы видим результат этого течения - всплывание пузырька. Поэтому скорость его всплывания должна зависеть и от того, как движется жидкость, и от его физических свойств.
«Медленным» будем называть такое движение пузырька, при котором перетекание воды от его лобовой к тыльной поверхности не сопровождается появлением завихрений, вода течет спокойно, как бы послойно и слои не перемешиваются между собой. Физики говорят «ламинарно». Путь, по которому движутся слои жидкости можно изобразить линиями (см рис 1. а). При ламинарном течении они не изламываются, взаимно не пересекаются и не пересекают сами себя. В потоке не появляются вихри. Соприкасающиеся слои жидкости получают информацию друг о друге вследствие их взаимного трения. При таком обтекании пузырька жидкостью установившаяся скорость его ламинарного всплывания должна зависеть от вязкости жидкости , от радиуса пузырька R и от силы F , действующей на пузырек.
Выясним связь между величинами , , R и F .
Естественно предположить, что скорость пропорциональна выталкивающей силе F , и тем меньше, чем больше радиус пузырька R и вязкость воды : .
Так как здесь обсуждается случай очень медленного всплывания пузырька в вязкой жидкости, то естественно предполагать, что энергия, передаваемая всплывающим пузырьком обтекающей его жидкости, главным образом расходуется на преодоление вязкого трения, а не придание жидкости кинетической энергии, которая должна зависеть от массы жидкости, а значит, и от ее плотности.
Перепишем нашу формулу в виде , учтем что , , , , и потребуем, чтобы размерность левой и правой частей нашей формулы совпадали. Мы убедимся, что , , , т.е. то, что и записано в нашей формуле.
Точная формула, которую физики получают строго, от нашей отличается лишь множителем . Итак:
.
В литера
Одними из наиболее популярных услуг на рынке IT-технологий являются создание и продвижение лендингов. Они способны положительно влиять на деятельность любого бизнес-проекта в интернете. Судя по многочисленным отзывам, заказавшие создание лендингов люди ни разу не пожалели о потраченных деньгах. Они вложили в будущее, которое неразрывно связано с интернетом. Всё больше и больше предпринимателей обращаются к услугам разных агентств, веб-студий, чтобы заказать создание лендинга у профессионалов.