Estaba pensando en una situación en la que tengo un frasco cilíndrico largo con un líquido viscoso. También tengo una bola esférica conmigo. Dejo caer la pelota en el líquido dentro del frasco con cierta velocidad inicial. Justo después de eso (antes de que la pelota adquiera velocidad terminal) dejo caer el sistema (la jarra con el líquido y la pelota) desde cierta altura.
(A) ¿Cuál sería la fuerza de flotación y la viscosa en caída libre en comparación con las que actuaban antes de la caída libre?
(B) ¿Cambiará la respuesta si dejo caer la pelota (con cierta velocidad inicial) en el frasco y dejo caer el frasco simultáneamente?
(C) De alguna manera tuve el coraje de saltar junto con el frasco (sin la pelota dentro). Ahora, pongo la bola dentro del cilindro con cierta velocidad inicial. ¿Cambiará la respuesta ahora? (Recuerda que todo el sistema junto conmigo está en caída libre).
Traté de responder a mi propia pregunta de esta manera: en todos estos casos, creo que la fuerza de flotación será cero. Según el principio de Arquímedes, es igual al peso del líquido desplazado. Pero, como algo en caída libre tiene peso cero, no habrá peso para el líquido desplazado y, por lo tanto, no habrá fuerza de flotación sobre la bola.
De la ley de Stoke sabemos que la fuerza viscosa es directamente proporcional a la velocidad de la bola en el líquido. Considere un marco de referencia R que se mueve hacia abajo con una aceleración g. Por lo tanto, en todas estas situaciones la aceleración de la bola y el cilindro debido a la caída libre es cero con respecto a R. Por lo tanto, desde la perspectiva de R, la fuerza viscosa sería la misma que cuando el sistema está en reposo.
Puedo explicar sobre la fuerza viscosa solo de esta manera. ¿Cuál será la fuerza viscosa para un hombre parado en el suelo? No soy muy bueno respondiendo mis propias preguntas, así que ayúdenme con sus ideas sobre la situación.
La fuerza de flotación es una fuerza que actúa exactamente opuesta a la fuerza gravitatoria. La velocidad más lenta de la bola que se mueve a través del líquido se debe al arrastre del fluido viscoso.
Cuando decimos ingravidez de la pelota, solo significa que no hay fuerza que actúe sobre la masa externamente. siempre tiene masa, y debido a la diferencia de densidad (líquido y bola) debería caer hacia abajo. Si la fuerza de arrastre es muy alta (alta viscosidad), puede ver que la bola se mueve hacia arriba en el líquido cuando salta hacia abajo. La razón es... debido a la diferencia de velocidad terminal entre usted y la pelota dentro del líquido. Alcanzas la velocidad terminal solo después de que la pelota alcanza la velocidad terminal porque ambos se mueven en 2 medios diferentes. Tu velocidad será muy alta en comparación con la bola que comienza a moverse hacia la gorra.
Esto podría calcularse siguiendo los valores conocidos Gravedad específica del líquido, Material/Densidad de la bola.
Intenté un experimento para averiguar si mi razonamiento es correcto usando 2 líquidos diferentes con un líquido de gravedad específica de 1,29 y un líquido de gravedad específica de 1,35. Lo llené en una botella y le puse la tapa después de dejar caer una bola de acero en ella. Ahora agite la botella (verticalmente) a la misma distancia y marque qué tan lejos se mueve la pelota. Haz el experimento con líquido de alta viscosidad y marca. Encontrarás la diferencia.
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Rajath Radhakrishnan
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Rajath Radhakrishnan
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