Кумуляция с водой

[Ketsyki]

Вобщем, пытаюсь тут разобраться с кумуляцией....
И вот замечена такая штука: если сделать из крахмала киселек, чуть гуще воды, налить его в банку из-под сметаны (не знаю важно ли это, но диаметр дна меньше диаметра горлышка) процентов на 70-80 и уронить на пол так, чтоб банка упала точно на дно, то образуется струя воды. На опыте кинул банку с высоты в 50-60 см и струя воды ударила в потолок (высота от пола до потолка 2,75м). Еще заметил такую штуку, что при падении в жидкости образуется воронка, наподобие воронки в кумулятивном снаряде. А щас пытаюсь описать этот опыт, и ,хотя бы примерно, оценить скорость струи, но вот проблемка есть: закон сохранения импульса в данном случае экспериментом не подтвердился. На теории получилось, что скорость струи $12$м/с, а на практике $5$м/с. Зн, скорее всего, надо учесть образование воронки. Попробовал представить, что это просто кумулятивный снаряд, воронка это выемка, жидкость это ВВ. Формула для скорости струи кумулятивного заряда $v=V \ctg(\frac{\alpha}{2})$, где $\alpha$ - угол выемки, а $V$ - скорость детонации.
Тогда в нашем случае, скорость жидкости в момент удара это и будет скорость детонации, но вот угол воронки найти, это проблематично... Но, воронка в баночке из-под сметаны получалась довольно широкая, и я примерно прикинул, если с краев воронки в центр провести 2 прямые и взять в качестве угла $\alpha$ угол между прямыми, то получается результат довольно близкий к результату опыта, т.к. эти прямые образуют тупой угол, и соответственно тангенс будет больше 1, т.е. скорость увеличивается.

И че-то надо делать с параметрами самой жидкости, т.к. если кисель слишком густой, то ничего не будет. Если слишком жидкий, то просто получается куча брызг.

Да и можно ли назвать кисель неньютоновской жидкостью? Если смешать просто воду с крахмалом, получив неньютоновскую жидкость, то при ударе об пол ничего не происходит (возможно, жидкость просто становится твердой).

Вобщем, есть какие-нибудь мысли?

P.S. А говорят, что можно кидать пробирку с водой, но че-то у меня не получилось, а вот с киселем... :) Потом влетело за испорченный потолок и фотоаппарат.

[arseniiv]

(С пробиркой)

Ketsyki в сообщении #389174 писал(а):

А говорят, что можно кидать пробирку с водой, но че-то у меня не получилось

Я на ковёр с нескольких сантиметров заполненную до краёв кидал, получалась струя где-то в несколько раз больше, а выше не кидал, у меня их мало.

[Munin]

arseniiv
Бывают пластиковые пробирки.

А вроде, эта тема здесь уже обсуждалась?

[Ketsyki]

Обсуждалась тема про какие-то круги на воде, как ведет себя капля воды, падая в воду :) И в этой теме упоминали опыты со стаканом компота и с водой.
А я пытаюсь подробнее разобраться с этими опытами. Можно ли хотя бы примерно оценить, на какую высоту подскочит жидкость.

[arseniiv]

(Оффтоп)

Munin в сообщении #389225 писал(а):

arseniiv
Бывают пластиковые пробирки.

Где ж я такие возьму?

[Munin]

Ketsyki в сообщении #389496 писал(а):

Обсуждалась тема про какие-то круги на воде

Нет, конкретно падение конуса с жидкостью на пол, причём струя тоже доставала до потолка.

Я там давал ссылку на И. П. Орленко "Физика взрыва и удара" и "Физика взрыва (под ред.)", где изложена базовая теория возникновения кумулятивной струи.

И что-то у меня смутное ощущение, что это именно вы, Ketsyki, были в тот раз.

arseniiv
Заготовки для изготовления пластиковых бутылок для газировки имеют как раз такую форму (ну, немного пошире и пониже лабораторных пробирок) :-) Я такую использую, чтобы соль в походы брать, у неё крышечка завинчивающаяся, очень удобно.

[Ketsyki]

А ну это я просто кумуляцией заинтересовался. :) Спрашивал по этому поводу у препода, и он не рассказал про такой опыт с водой. И заодним заставил оценить скорость/высоту подъема столба жидкости в зависимости от параметров сосуда и высоты падения (у преподов больше ниче спрашивать не буду) :(

[Munin]

Ketsyki в сообщении #389556 писал(а):

у преподов больше ниче спрашивать не буду

Это вы зря. Может быть, вам кажется, что он сурово с вами обошёлся, но на самом деле он старался заинтересовать вас, и заодно показать силу оценочных методов в физике. Это пойдёт вам на пользу.

[Ketsyki]

А что это за оценочные методы?

[Munin]

Качественные рассуждения, использование размерностей. Очень важная и "понимательная" часть физики. В то же время они не должны и не могут подменять точных количественных вычислений, а наоборот, должны быть основаны на знании того, как ведут себя количественные решения в тех или иных качественных условиях.

К сожалению, эта часть физики обычно передаётся изустно от учителей к ученикам, а литературы по ней очень мало. Есть какие-то детско-школьные книжки, а из серьёзных я знаю только книжку Мигдала, она для вас крутовата будет.

[Ketsyki]

А не могли бы вы привести просто пример как это юзать?

Вот я попробовал применить закон сохранения импульсов. Понял, что он тут действует плохо и в теории я получил скорость в 2 раза большую, чем на самом деле.
Потом попробовал провести аналогию с кумулятивным снарядом. В первом посте написана формула. Получил что-то похожее на ответ. Но возникает вопрос, как померить угол? Еще заметил такую штуку, что в стакане с широким горлышком впуклость получается большая, но неглубокая, а в маленьком пластиковом стаканчике впуклость узкая, но поглубже.

Но у меня получилась такая штука: опыт с пробиркой и водой работает, опыт с коническим стаканом работает, но опыт со стаканом цилиндрическим не получился, хотя, возможно, не могу нормально уронить стакан. (да и не стакан это был а калориметр, а там такие уступы на дне, так что может из-за этого не получилось. А цилиндрические пластиковые стаканы найти не могу :( )

Могу показать видео :) Тут на одном ролике и впуклость видно и струю :)

А щас появилась мысль, что если стакан имеет вид усеченного конуса, то впуклость будет иметь более конусообразный вид.

[Munin]

Почему вы применяете закон сохранения импульса, а не энергии? При чём тут вообще импульс?

[Ketsyki]

Ну как...
Смотрим, какой импульс будет при ударе. Считаем, что жидкость не сжимаема и удар упругий. Импульс передеается жидкости. Вектор скорости жидкости меняет направление в противоположную сторону, т.е. вверх. И получается, что жидкость работает как ВВ, воронка, как выемка. Т.е. воронка схлопывается, образуя струю.


Через энергию получили такую же скорость, как и через импульс.

[Munin]

Я так понял, что струя у вас достигла потолка, и поэтому ваши 5 м/сек - это нижнее ограничение на скорость, а не действительное значение, так?

[Ketsyki]

Ну, максимум там было 6м/с Потому что при подлете к потолку скорость уже была почти нулевая.

P.S. Я тут книжку откопал Майер "Кумулятивный эффект в простых опытах". Книжка добротная и написано все очень понятно. Седне утром почитаю.