Гидродинамика клизмы. Странное поведение воды.

[Alexey 2.0]

Доброго дня. Заранее попрошу не смеяться. Хотя почему и нет.



Имеется клизма-груша без пластиковой трубки, с диаметром отверстия ~7 мм. Подскажите, пожалуйста, почему, если давить на неё умеренно, то вода выливается очень быстро, толстой струёй, а если давить на неё сильно, то вода из неё выходит дольше, разбрызгиваясь, и чувствуется какое-то сопротивление.
Кажется, что чем сильнее давить, тем дольше будет выходить вода.

Попробуйте сами, с любой емкостью и небольшим отверстием.
Это какая-то прописная банальность или случай сложной задачи в простом быту?

Видео-иллюстрацию прикрепляю.
https://www.youtube.com/watch?v=y00gwYqBEzE

P.S. К сожалению, на другом большом форуме, посвященном физике, этот вопрос был участниками не понят и раскритикован, как неверно сформулированный, дескать "чем сильнее давление, тем быстрее выходит вода, о чем речь, иди гуляй, Вася". Поэтому вдвойне хочется услышать хоть какой-то ответ с попыткой вникнуть.

[sergey zhukov]

Alexey 2.0
Интересное наблюдение. Вообще, если рассматривать некоторое отверстие в емкости, из которого вытекает жидкость (вся геометрия фиксирована), то чем больше давление в емкости, тем быстрее будет вытекать жидкость. Скажем, чем сильнее давишь на шприц, тем быстрее из него вытечет жидкость.

Другое дело, если рассматривать резиновую грушу. Если на нее надавить, то форма сосуда и отверстия может измениться. Т.е. тут не только давление влияет, но и форма сосуда и отверстия. Это в вашем случае происходит, скорее всего. Отверстие просто сужается и деформируется. Если вставить пластиковую трубку, то эффект, наверное, пропадает?

Впрочем, не исключено, что можно создать такие условия и сконструировать такую насадку, когда увеличение давления в сосуде приведет к уменьшению расхода через насадку (отверстие). Без изменения геометрии проточной части, а именно за счет перестройки структуры потока. Мне это не кажется невозможным.

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1596138 писал(а):

Это в вашем случае происходит, скорее всего. Отверстие просто сужается.

Т.е. надо сделать контрольный замер, вставив в носик короткую (не выпирающую) прочную трубочку подходящего размера?

[Alexey 2.0]

Да, комментарий логичен. Иллюстрирую ту же ситуацию с внутренней негибкой трубкой. Диаметр, конечно, чуть уменьшился, но суть та же: 2 секунды против 4.
Может быть, кривовато записано, но длина внутренней трубки — 1,5 сантиметра, "пережать" канал где-то на пути к выходу явно негде.
Иллюстрация №2
https://youtu.be/n06Uz_20vko

Вопрос, собственно, состоит лишь в том, как этот эффект называется. Просто я полагал, что это некая прописная истина в гидродинамике, которую на факультете информатики нам почему-то не преподавали :)

[wrest]

Alexey 2.0 в сообщении #1596153 писал(а):

Иллюстрация №2
https://youtu.be/n06Uz_20vko

не открывается

Цитата:

Видео недоступно
Это видео с ограниченным доступом.

[Alexey 2.0]

Виноват. Готово, открыто.
Очень поражает, когда этот "парадокс" чувствуешь пальцами физически. Может быть, поэтому так трудно донести суть вопроса :)
Слегка сдавил — и всё ушло без сопротивления. Сильнее — тормозит.

[sergey zhukov]

Alexey 2.0
Все же это эффект изменения геометрии: канал истечения меняет форму и размер от давления рук и воды, отсюда и эффект. Резина мягкая. Можно из нее такой канал сделать, который будет так изгибаться от давления воды, что будет самозапираться. Так что с ростом давления вытекание воды вообще может прекратится.

Вот если взять пластиковую бутылку, в крышке проковырять дырочку налить воды и надавить (как в детстве мы делали), то очевидно: чем сильнее давишь, тем быстрее льется. Потому, что там геометрия практически не меняется.

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1596158 писал(а):

канал истечения

Это откуда докуда? Там же пластмасска вставлена, она форму явно не меняет. Но зато видно как при бОльшем давлении никакой ламинарности уже нет.

-- 02.06.2023, 14:27 --

sergey zhukov в сообщении #1596158 писал(а):

Вот если взять пластиковую бутылку, в крышке проковырять дырочку налить воды и надавить (как в детстве мы делали),

Там выйдет что диаметр заметно больше длины "канала истечения". Так что в бутылку надо вставить короткую трубку.

sergey zhukov в сообщении #1596158 писал(а):

то очевидно: чем сильнее давишь, тем быстрее льется.

Теперь уже неочевидно, честно сказать :) Проверять надо!

[sergey zhukov]

wrest
Да ясно, что когда жмешь руками, выходной канал груши вообще не заполняется жидкостью полностью. Там отрыв потока происходит.

Я к тому, что дело не в изменении давления, а в изменении геометри.

В гидродинамкие рассматривается вопрос об истечении жидкости через насадки разной формы. Там есть некоторые неочевидные моменты. Скажем, если на дырку в стенке бочки надеть короткую цилиндрическую трубку, то скорость истечения возрастает (связано с сужением истекающей струи). Может быть есть и такие насадки, что в них то же сужение струи или отрыв потока приводят к уменьшению расхода при увеличении давления. Не исключаю.

Кстати, может быть в быстром потоке начинается вибрация резиновой поверхности канала (что-то вроде флаттера), это создает дополнительное сопротивление.

[GraNiNi]

При сильном сжатии груши деформируется (сужается) ее внутреннее входное отверстие.

Alexey 2.0 в сообщении #1596153 писал(а):

Да, комментарий логичен. Иллюстрирую ту же ситуацию с внутренней негибкой трубкой.

Вставка короткая, что не предотвращает деформацию входного отверстия.

[Alexey 2.0]

Ой, спасибо вам больше! Особенно за комментарий о ламинарности. Кажется, мне, тупому, стало гораздо яснее, что у меня дыра в образовании может быть причиной такого поведения.
По поводу изменения формы канала. Пробовал надавить с тыльной стороны, чтобы максимально не трогать ту половину груши, что у выхода. Сложно представить, чтобы что-то на выходе пережималось или даже немного деформировалось. Эффект тот же.

П.С. Внутренний диаметр пластиковой трубки неизменный, поверхность очень ровная.
П.П.С. Если остаются сомнения — ну попробуйте сами и убедитесь. Я ж не сенсацию какую искал.

Еще раз всем больше спасибо! Моё личное обывательское любопытство в принципе удовлетворено. Пойду читать про ламинарность.

[wrest]

Alexey 2.0 в сообщении #1596164 писал(а):

Ой, спасибо вам больше! Особенно за комментарий о ламинарности.

Ну, вообще это было скорее предположение, а не утверждение. "На глаз", так сказать.

[noni]

Очень просто. Когда будешь давить внутренние потоки от стенок врезаются друг в друга, и давление возрастает по закону Бернулли. В итоге повышенное даление внутри будет мешать основному потоку.

[Alexey 2.0]

Спасибо большое! Бенулли, значить