Cuando viertes agua de una botella, normalmente tienes un chorro suave. Sin embargo, si lo viertes demasiado rápido, gotea, es decir, sale en ráfagas cuantificadas. ¿Cuál es la fórmula para calcular el ángulo del punto de glug y cuál es la fórmula para calcular el tamaño de los cuantos de glug y la frecuencia de los cuantos de glug?
El goteo está determinado por geometría pura --- en la inclinación elegida, a medida que el agua sale, ¿cubrirá el agua por completo la abertura o no? Si el agua no cubre la abertura, entrará aire para igualar la presión de la botella con la presión exterior y no habrá glug. Cuando el agua cubra la abertura, el agua seguirá saliendo, expandiendo el aire atrapado en la botella. Cuando la presión del aire en el interior es lo suficientemente pequeña, la presión atmosférica en el exterior empujará el agua hacia arriba más de lo que la gravedad la empuja hacia abajo, y no permitirá que el agua salga. Pero la inercia del agua que fluye sobrepasará este punto, por lo que la presión será menor que este valor mágico, y el aire se abrirá paso en el agua.
Este aire empujará una burbuja hacia el agua, recomprimiendo el aire atrapado en la botella hasta que la presión interior supere el valor mágico. En este punto, el agua volverá a caer a través de la abertura, permitiendo que la burbuja de aire suba para unirse al aire dentro de la burbuja. Este es un proceso oscilatorio debido a la inercia del agua; tanto la salida de agua como la entrada de aire superan el equilibrio.
El proceso no está "cuantificado", porque depende de la cantidad exacta de aire atrapado en la botella --- cuanto más aire haya, más separados y más grandes serán los glugs (puedes ver este efecto en un vaciado de agua). botella más fría), y de la cantidad exacta de agua extra liberada antes de cada trago, que depende de la inercia del agua y su velocidad exacta de salida y geometría de apertura. En un buen modelo, debería ser posible calcular la cantidad exacta de glugging a partir de la condición de que el aire esté siempre en equilibrio y el agua fluya de acuerdo con la ley de Bernoulli, con efectos de inercia que conducen a un cierto retraso en el tiempo de la respuesta a la presión.
Un caso interesante es cuando el agua es forzada a salir a través de una pajita. En este caso, el goteo no ocurre porque la viscosidad del agua domina y no hay retraso. Cuando tiene un sistema oscilatorio con fricción, generalmente hay un valor crítico de fricción que elimina las oscilaciones (ver amortiguación crítica) y deja solo una caída exponencial. Esto permite un equilibrio estable, donde la presión del aire en el interior es lo suficientemente baja como para retener el agua. Para que el agua no salga de la botella al revés. Si dispones que la botella esté completamente llena, también puedes hacerlo sin pajita, aunque esto suele ser inestable, porque si entra una burbuja de cierto tamaño, permitirá que comiencen las oscilaciones con su volumen de aire atrapado expandiéndose y contrayéndose. .