¿Cuál es el ángulo en el que se salpica el agua cuando la llanta de un vehículo se desliza sobre el agua en la carretera?

Quisiera saber lo siguiente:

  1. ¿Cuál es el ángulo en el que se salpica el agua cuando conduzco mi vehículo a través del agua en la carretera?

  2. ¿Cómo varía el ángulo del agua con la velocidad?

  3. ¿Cuál es la relación entre la distancia que recorre el agua con la velocidad del vehículo?

¡Gracias!

Puede obtener una estimación aproximada con relativa facilidad, pero ¿quiere una respuesta precisa? Ese sería un gran proyecto.
Estoy bien para obtener el enfoque para calcular el ángulo ... si eso es posible. La estimación aproximada basada en la lógica también está bien.
Dudo que haya algún cálculo no numérico, no experimental del ángulo que pueda escribirse en palabras y ecuaciones.
@RonMaimon, ¿cómo harías la estimación?
Debe especificar más la situación, también hay agua que retrocede desde la llanta del automóvil (también pueden ser piedras); en este caso, ese es un problema de tarea estándar. La gente está tratando de responder aquí a una situación más difícil cuando el agua salpica PERPENDICULARMENTE a la dirección en la que se mueve el automóvil.

Respuestas (1)

Esta parece una pregunta bastante simple, pero un Google moderadamente intenso no pudo encontrar ninguna respuesta simple. Como está satisfecho con una "estimación aproximada basada en la lógica", señalaría que las llantas de los automóviles están planas a lo largo de una línea normal a la dirección del movimiento, por lo que el desplazamiento del agua será comparable a presionar una losa rectangular en una película de agua.

Chapoteo

El movimiento inicial del agua es horizontal, pero a medida que el agua desplazada golpea el agua estacionaria fuera de la zona de contacto del neumático, el agua se eleva de la misma manera que rompe una ola (una ola rompe porque el agua en la parte superior se mueve más rápido que el agua en el fondo).

La velocidad del agua desplazada está simplemente relacionada con el volumen desplazado por unidad de tiempo y, por lo tanto, con la velocidad del automóvil. La parte difícil es resolver la mecánica de la "ruptura de la ola" y hasta dónde llegará el rocío. Una mirada rápida al artículo de Wikipedia sobre el rompimiento de olas sugiere que esto está lejos de ser un problema completamente entendido.

Como suposición, diría que por encima de una velocidad crítica, la mayor parte del agua desplazada simplemente se desplaza hacia arriba y un pequeño porcentaje se pierde por pérdidas viscosas en el charco. Ignorando la resistencia del aire, la distancia recorrida por el rocío será aproximadamente proporcional a la velocidad del automóvil, sin embargo, supongo que la resistencia del aire es importante para el rocío de agua, por lo que el rango será proporcional a la velocidad a bajas velocidades, pero no aumentará tan rápido. velocidades También diría que la profundidad del charco afecta el ángulo de desplazamiento del rocío, aunque dudo en adivinar la forma de esta relación.

Su modelo simple de cómo se lanza el agua hacia afuera parece muy plausible, pero creo que, en lugar de romper las olas, desea observar el salto hidráulico < en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_jump >. Eso le permitiría obtener algunos números, que pueden (o no) tener alguna relación con la pregunta del OP. Intentaré esbozar una solución durante el almuerzo, si nadie más lo hace antes...
De acuerdo, un salto hidráulico es un mejor modelo que una ola, aunque observo que ninguno de los ejemplos en el artículo de Wikipedia es lo suficientemente rápido como para generar el rocío que obtienes de un neumático de automóvil. Si puede publicar un cálculo de la distancia de rociado en un salto hidráulico, estaría muy interesado en verlo.
No llegué demasiado lejos con lo del salto hidráulico... Mi única contribución después de aproximadamente un cuarto de hora de hacer malabarismos con las ecuaciones es que la velocidad de salida del costado del neumático y, por lo tanto, probablemente el comportamiento del rociado, crece con el ancho. del neumático, ya que hay más líquido a evacuar por la misma zona lateral.