¿Cómo se pierde energía potencial cuando una gota de agua cae lentamente sobre una pared?

Cuando una gota de agua está en una pared vertical, generalmente cae lentamente, lo que es diferente a la caída libre. Como la velocidad de caída es más lenta que el dibujo libre, supongo que se debe perder algo de energía.

Supongo que se pierde como energía interna, pero si es cierto, ¿cómo una gota de agua gana energía interna cuando cae lentamente a la vista del microscopio?

Creo que este es un sistema interesante para investigar y también puede ser muy divertido. Siento que uno debe considerar el hecho de que cuando la gota se desliza, deja una capa de agua detrás, es decir, un rastro. Supongo que, dependiendo del material de la pared, se puede adivinar el grosor de la capa de agua que queda. Esto haría que la masa de la gota disminuyera a medida que la gota se desliza, es decir, la masa es función de la altura. También siento que la viscosidad del agua de alguna manera debería entrar en consideración. Es decir, una gota de aceite se deslizaría a diferente velocidad que el agua.
Depende de cómo modelemos el proceso. Si la gota permanece casi esférica, sin dejar rastro, la respuesta sería principalmente fricción. Por otro lado, si la gota deja un rastro de agua, la cosa se complica porque la extensión de la interfaz agua-aire no es constante y esto significa que tenemos que tener en cuenta la energía de la interfaz.

Respuestas (3)

No estás lidiando con fricción seca aquí. Lo que está involucrado es el flujo viscoso dentro de la gota de agua. Se establece un patrón de circulación viscosa dentro de la gota de agua, y el flujo da como resultado una disipación viscosa de la energía potencial (mecánica) en energía interna. Entonces, si la gota de agua estuviera aislada térmicamente de su entorno, su temperatura aumentaría (una pequeña cantidad). En realidad, la energía térmica se transfiere al entorno.

Yo afirmaría que la viscosidad es un tipo de fricción.
Puedes afirmar lo que quieras. Es solo una cuestión de terminología. Sin embargo, como especialista en mecánica de fluidos, nunca interpretaría la viscosidad como un tipo de fricción. El mecanismo físico fundamental que conduce a la fricción seca es completamente diferente del que conduce a las fuerzas viscosas.
Muy bien amigo, no quise ponerte a la defensiva. Permítanme expandir mi punto: la pérdida de energía debido a la fricción y la pérdida de energía debido al flujo viscoso provienen de la naturaleza aleatoria de las interacciones. Ciertamente puedo entender que los especialistas tienen su propia terminología aquí, pero al hablar con un no especialista que quiere entender la idea subyacente... No estoy seguro de qué beneficio hay al separar los dos conceptos a menos que amplíemos cómo son diferentes. . Más bien, veo beneficios en construir sobre un concepto con el que están familiarizados. ¡Mis mejores deseos!

La pérdida de energía es de naturaleza frictiva. A medida que la gota se desliza por la superficie, se produce una interacción compleja en la interfaz entre la gota y la pared. Esto cambiará la temperatura de la gota de agua, eliminará algunas moléculas, etc.

Tal vez alguien con mejores habilidades en termodinámica podría ayudar aquí, pero creo que debería poder estimar el cambio de temperatura en la gota de agua si conoce su velocidad en función del tiempo por la pared. El trabajo realizado por la fricción debe tener alguna relación con la cantidad de calor transferido a la gota. Mi instinto dice que esos dos son iguales, pero tengo problemas para justificar esa respuesta. Obviamente, en el vacío, no debería haber calentamiento.

Energía perdida porque crea una capa de agua a medida que se desliza hacia abajo, y una capa creada debido a la fuerza viscosa entre el líquido - capa líquida y el líquido - capa contenedora. Lo que sucede es la experiencia del fluido, una fuerza de corte a medida que se desliza (tangencial), y esta fuerza de corte es la causa de la energía. Pérdida, a medida que el agua fluye hacia abajo, la gota se vuelve pequeña y la pérdida de energía continuará hasta que el tamaño de la gota se vuelva insignificante.

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