Эффект Кайе

Слайд 1

Слайд 2

Условие задачи Если тонкой струйкой выливать шампунь на поверхность, неожиданно появляется другая струйка, исходящая из объема вылитого шампуня. Этот эффект длится меньше секунды, но повторяется. Исследуйте феномен и дайте ему объяснение. When a thin stream of shampoo is poured onto a surface, a small stream of liquid occasionally leaps out. This effect lasts less than a second but occurs repeatedly. Investigate this phenomenon and give an explanation.

Слайд 3

Цель работы Пронаблюдать и исследовать эффект Кайе

Слайд 4

Этапы исследования : Изучение теории неньютоновских жидкостей. Конструирование установки для создания эффекта. Наблюдение эффекта и установление зависимостей. Интерпретация полученных результатов.

Слайд 5

Этап 1 Изучение теории неньютоновских жидкостей Неньютоновскими жидкостями называют неоднородные жидкости, состоящие из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры. При течении неньютоновских жидкостей вязкость зависит от градиента скорости и увеличивается при уменьшении скорости тока жидкости. Примерами неньютоновских жидкостей являются кровь, многие виды шампуней, лаки, краски.

Слайд 6

Механизм отскока При вертикальном падении струи жидкости может возникнуть “ бугорок ” из-за вязкости этой жидкости. Отскакивающая струйка Падающая струйка Бугорок Этап 1

Слайд 7

Наши наблюдения Вследствие того, что струя жидкости может не попасть точно в центр полученного “ бугорка ” , мы будем наблюдать падение жидкости на наклонную плоскость, которое будет сопровождаться кратковременным проявлением эффекта. При движении струи вдоль поверхности жидкости или при движении самого сосуда с жидкостью проявление эффекта будет четче и будет уже не таким кратковременным. Этап 1

Слайд 8

Этап 2 Конструирование установки для создания эффекта Оборудование: Неньютоновская жидкость на примере “ Ферри ” ; Вращающийся диск; Прозрачный плоскодонный стеклянный сосуд; Установка для получения тонкой, вертикальнопадающей струи, состоящая из 150мл шприца поднятого на некоторую высоту, закрепленного на штативе, тонкой резиновой трубки и крана, закрепленного на меньшей высоте; Линейка.

Слайд 10

Этап 3 Наблюдение эффекта и установление зависимостей Эффект Кайе возникает не сразу, а только при достижении некоторой угловой скорости сосуда и вертикальной скорости падения струи.

Слайд 11

Наблюдение эффекта Если сосуду или струе сообщить большую скорость, то мы получим более четкое проявление эффекта. Этап 3

Слайд 12

График зависимости длины отскока струи от угловой скорости сосуда при постоянной скорости падения струи Угловая скорость сосуда Длина отскока струи 1,49 0 2,00 0,33 2,20 0,45 2,50 0,60 2,76 0,71 2,82 0,75 2,90 0,80 3,05 0,91 3,20 1,00 - угловая скорость сосуда R=2 мм – радиус отверстия в шприце h=11,6 см – высота падения струйки V=10 мл – объём жидкости в шприце t=53 c – время выхода жидкости из шприца Этап 3

Слайд 13

График зависимости длины отскока струи от скорости падения струи при постоянной угловой скорости сосуда с жидкостью Скорость падения струи Длина отскока струи 1 , 15 0 1 , 38 1 , 6 1 , 51 2,1 1,63 3,52 1,81 4,4 1,87 5,1 2,06 6,1 2,13 6,5 2,16 7,2 - скорость падения струйки с высоты h - скорость, приобретаемая струйкой при выходе из шприца - скорость, приобретаемая в процессе падения Этап 3

Слайд 14

Этап 4 Интерпретация полученных данных При погружении в жидкость струйка увлекает за собой воздух рис.1. При недостаточной угловой скорости и скорости падения струйки воздух собирается в отдельные пузырьки, которые всплывают на поверхность, в следствие чего струя сливается с жидкостью сосуда и мы не наблюдаем эффекта рис.2. рис.1 рис.2

Слайд 15

Интерпретация полученных данных При достаточной угловой скорости и скорости падения жидкости струйка увлекает за собой большее количество воздуха, которое отделяет ее снизу и не дает сливаться с жидкостью сосуда, что приводит к проявлению эффекта рис.3. рис.3 Этап 4

Слайд 16

Вывод В ходе проведения исследования мы разработали установку для наблюдения эффекта Кайе. Выявили зависимость длины отскока струйки от угловой скорости сосуда и скорости падения струи. Подтвердили гипотезу причин возникновения эффекта.

Слайд 17

Дальнейшие перспективы исследования Выявление зависимости высоты и длины отскока от других параметров: диаметра падающей струйки, вязкости жидкости. Выяснение причин получаемых зависимостей.