Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Mechanika płynów. Sprężystość. Grawitacja. Inne zagadnienia mechaniki klasycznej.
Hans100000
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1
Rejestracja: 6 wrz 2010, o 11:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: Hans100000 » 6 wrz 2010, o 12:08

Potrzebuję teoretycznego wytłumaczenia zjawiska opisanego w temacie w ujęciu praw mechaniki płynów.

Awatar użytkownika
hubertwojtowicz
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 269
Rejestracja: 29 wrz 2008, o 16:57
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa\Słupsk
Podziękował: 59 razy
Pomógł: 32 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: hubertwojtowicz » 18 wrz 2010, o 18:37

1) \(\displaystyle{ F= \frac{mv^2}{r} =m \omega r}\)
Tak samo jakbyś na obracającej się tarczy wysypał piasek-na brzegach na pewno nic by nie zostało (przyjmij, że powietrze jest rzadką wodą xd )

emilas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 17 wrz 2010, o 10:06
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Polska
Pomógł: 7 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: emilas » 21 wrz 2010, o 13:40

zaraz, ale to wynika z tego że cukier by się rozpuścił na brzegach?

Bo gdy do "szklanki" z powietrzem wsypiemy piasek i zaczniemy nią szybko obracać wokół pionowej osi to piasek osadzi się na pionowych ściankach szklanki. Gdy natomiast szklanka będzie stała w miejscu, natomiast zrobimy z powierza baaardzo silny wir (tornado ) to piasek uformuje piramidkę na środku dna szklanki. Przynajmniej tak mi podpowiada intuicja - mogę być w błędzie. Czy ktoś potrafi to dokładnie wyjaśnić?

Awatar użytkownika
hubertwojtowicz
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 269
Rejestracja: 29 wrz 2008, o 16:57
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa\Słupsk
Podziękował: 59 razy
Pomógł: 32 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: hubertwojtowicz » 21 wrz 2010, o 19:51

To miała być sytuacja obrazowa z tą tarczą
Im mniejsze \(\displaystyle{ r}\), tym mniejsza siła (\(\displaystyle{ m=const,\ \omega=const}\) dla dowolnego \(\displaystyle{ r}\)). W pewnym momencie siła odśrodkowa działająca na pojedynczy krysztalik cukru jest tak mała, że opory tarcia wody są w stanie ją zrównoważyć. Zatem część cukru się nie przemieści.
Ta część, która ulegnie sile odśrodkowej w gorącej wodzie w większości ulegnie rozpuszczeniu. Jak nie podczas przemieszczenia na brzeg szklanki, to na skutek cyrkulacji wody.

emilas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 17 wrz 2010, o 10:06
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Polska
Pomógł: 7 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: emilas » 23 wrz 2010, o 10:03

Pofatygowałem się aby zrobić doświadczenie z piaskiem co widać na filmiku:
http://www.youtube.com/watch?v=3GJ72Sv48KQ

Jak widać rozpuszczanie nie ma nic do rzeczy w związku z powyższym efektem.

Jeśli chodzi o siłę odśrodkową - to ponieważ ziarenko piasku jest cięższe niż tej samej wielkości element płynu - więc powinno ono zostać wypchnięte w kierunku ścianek a tak się nie dzieje. Więc na moje oko to nie oto tutaj chodzi.

Warto zauważyć że podczas tworzenia wiru, piasek bardzo niechętnie wpada w ruch obrotowy, a więc i siła odśrodkowa działająca na piasek jest mniejsza gdyż ziarenka poruszają się wolniej niż ciecz. Na moje oko to wszystko ma coś wspólnego z wirem w cieczy, ale nadal nie wiem dokładnie co.

Awatar użytkownika
Inkwizytor
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4105
Rejestracja: 16 maja 2009, o 15:08
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Poznań
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 427 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: Inkwizytor » 23 wrz 2010, o 11:09

Na moje oko to mieszanie przyspiesza proces rozpuszczania, co powoduje "owo złudzenie" Przy ścince, gdzie efekt mieszania jest najsilniejszy szybciej dochodzi do rozpuszczenia (i cukier szybciej "znika") a na środku, gdzie efekt mieszania zanika cukier pozostaje dłużej w formie krystalicznej.

Druga kwestia to zwykle mieszając poruszasz łyżką/bagietką/patyczkiem/prętem bliżej ścianek naczynia co dodatkowo wprawia w ruch drobiny znajdujące się na jej drodze. Które potem odrzucane są "na boki" i lądują bliżej środka szklanki (trochę na zasadzie śniegu odrzucanego przez pług).

Wydaje mi się że ciężko będzie uzasadnić to na gruncie "czystej fizyki"
Ostatnio zmieniony 23 wrz 2010, o 11:20 przez Inkwizytor, łącznie zmieniany 1 raz.

gamcod
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4
Rejestracja: 23 wrz 2010, o 11:08
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Polska

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: gamcod » 23 wrz 2010, o 11:10

Zależy od kształtu dna szklanki

Awatar użytkownika
Inkwizytor
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4105
Rejestracja: 16 maja 2009, o 15:08
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Poznań
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 427 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: Inkwizytor » 23 wrz 2010, o 11:12

Oczywiście ale brak jakichś uwarunkowań na początku tematu powoduje, że muszę przyjąc standardowe założenia co do kształtu szklanki

gamcod
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4
Rejestracja: 23 wrz 2010, o 11:08
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Polska

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: gamcod » 23 wrz 2010, o 11:15

No cóż, muszę Ci przyznać rację!

emilas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 56
Rejestracja: 17 wrz 2010, o 10:06
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Polska
Pomógł: 7 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: emilas » 23 wrz 2010, o 11:36

Proces rozpuszczania w przypadku cukru, ma oczywiście jakiś drobny wpływ. Ale jak widać to samo zjawisko zachodzi również dla piasku, który nie rozpuszcza się w wodzie. Więc to nie o rozpuszczanie tu chodzi.
Zależy od kształtu dna szklanki
Ja bym raczej rzekł, że od kształtu wiru jaki powstanie - tzn. w szklance kwadratowej zaobserwujemy to samo zjawisko.

Przesyłam też drugi filmik widziany z innej perspektywy (nie z boku, a z góry):
http://www.youtube.com/watch?v=2BYcgReE2rI

Awatar użytkownika
smigol
Korepetytor
Korepetytor
Posty: 3454
Rejestracja: 20 paź 2007, o 23:10
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 89 razy
Pomógł: 353 razy

Dlaczego mieszając herbatę cukier zostaje na środku szklanki

Post autor: smigol » 23 wrz 2010, o 14:58

Wirowy ruch herbaty jest stopniowo hamowany przez tarcie o ścianki i dno (lepkość). Wolniejszy obrót cieczy przy dnie oznacza, że siła odśrodkowa działa tam na nią słabiej, stąd ciśnienie przy brzegu dna jest mniejsze, niż byłoby w przypadku braku lepkości. Nie jest więc w stanie zrównoważyć ciśnienia słupa cieczy(które przy brzegu jest podwyższone, bo wyższa jest wysokość słupa). Dlatego herbata opada przy brzegu, a wznosi się wzdłuż osi szklanki pociągając fusy do środka.
"Delta" /NR 5 (432)/ 2010.

Co prawda jest o fusach, ale to bez znaczenia czy rozpatrujemy fusy czy cukier.

ODPOWIEDZ