Czarodziejska różdżka Czarodziejska różdżka

Przewróć pałeczkę do góry nogami: kolorowy pył, wirując przemieszcza się w dół, a gwiazdki lecą do góry. Nie powinny i one opadać?

Poczekaj chwilę - prawda, że i gwiazdki opadły?

Ruch pyłu i gwiazdek jest spowolniony przez siły, które nazywamy lepkością. Miód jest bardziej lepki niż woda.

W "normalnych" warunkach, ciała spadają na ziemię z prędkością rosnącą w miarę spadku. W magicznej pałeczce, i pył i gwiazdki poruszają się "leniwie", "jak mucha w smole", ruchem prawie jednostajnym. Oznacza to, że siły powodujące spadek (siła ciężkości minus siła Archimedesa) są prawie w równowadze z oporami ze strony cieczy.

Gwiazdki unoszone są w górę wskutek ruchu cieczy, wypieranej przez opadający w dół pył. Ich zawirowania świadczą, że ruch jest turbulentny.

Wyjaśnijmy to dokładniej.
Dla określenia, kiedy ruch cieczy jest warstwowy (laminarny) a kiedy turbulentny, służy tzw. liczba Reynoldsa, zależna od lepkości i prędkości przepływu, wg wzoru

Liczba Reynoldsa

gdzie: ρ - gęstość, v - prędkość kulek (gwiazdek), r - charakterystyczny wymiar liniowy (np. średnica kulki), h - współczynnik lepkości dynamicznej.

Dla Re < 1160 ruch jest laminarny, dla trochę większych wartości przyjmuje się, że ruch jest turbulentny. W magicznej pałeczce, mimo, że prędkość ruchu jest rzędu pojedynczych centymetrów na sekundę, znaczna lepkość cieczy (przypuszczalnie gliceryna) powoduje, że liczba Reynoldsa jest "duża", czyli można oczekiwać, że występują zawirowania.


Patrz także: inne zabawki, pojęcia i zjawiska związane:
Lepkość: Kapryśne ciecze | Parostatek puf puf | Suszarka i piłka | Tornado w butelce
Przepływy, wiry: Butelkowa fontanna | Kapryśne ciecze | Suszarka i piłka | Tornado w butelce