Гидродинамическая левитация

Довольно интересный эффект наблюдается по ссылке http://ucrazy.ru/video/1501933123-gidrodinamicheskaya-levitaciya.html.

Рисунок 1
Шарик из пенопласта «левитирует» на струе воды. Можно было бы сослаться на «левитацию» шарика для пинг понга.

Рисунок 2
Но если внимательно рассмотреть, то видно, что шарик находится в турбулентном потоке. И мы не можем привлечь к объяснению этого явления эффект Магнуса, который оаботает в ламинарном потоке.

Гидродинамическая «левитация» основана на другом явлении, на что указывают и кадры видео.

Рисунок 3
Из рисунка видно, что струя воды формируется конусом, в который явно вода поступает тангенциально, т. е. используется ввод Шкандюка Михаила Петровича,

Рисунок 4
который формирует последовательность вихрей Бенара. Вихревой характер струи виден из следующего рисунка при малом напоре при создании струи.

Рисунок 5
При большой величине напора вихри обособляются, что видно из следующего рисунка.

Рисунок 6

Из видика видно, что из-за взаимодействия с вихрями шарик вращается. Вихрь Бенара при движении прилипает к неподвижной поверхности, за счёт чего и перемещается. Но в рассматриваемом случае вихри Бенара перемещаются по поверхности шарика, который обладает степенями свободы. И начинает работать закон сохранения момента количества движения. Капли вихрей Бенара катятся по поверхности шарика, передавая ему часть своей энергии. Шарик начинает вращаться. И на вращающийся шарик действует сила от двигающихся по его поверхности вихрей. А т. к. шарик вращается, то к нему надо применять не третий закон Ньютона, а правило прецессии. А оно гласит: действующей на вращающийся объект силе противодействует перпендикулярно направленная сила, смещённая в направлении вращения. Противодействующая сила направлена к струе, что и позволяет шарику «левитировать».

 

Я всё таки Семёныч, а не Степаныч.

Думать хоть немного всё же надо прежде чем давить на клавиши. Посмотрите ещё раз видик. И Вы увидите, что автор видика воздушной левитации предварительно раскручивал те предметы, на примере которых он демонстрировал левитацию. А раз предметы крутятся, то надо применять правило прецессии. Между струёй воздуха и предметом появляется сила трения, направленная по касательной. Противодействующая сила действует в перпендикулярном направлении и смещена в направлении вращения. Как говорится, элементарно Ватсон. Противодействующая сила направлена к струе воздуха, что и обеспечивает левитацию.

Второй видик не по теме. Неужели тангенциальный вход видика равноценен вводу Шкандюка Михаила Петровича

или просто соплу Котоусова?

А ведь и в том, и в другом случае формируется вихревое движение. Может быть я и не прав, и автор гидродинамической левитации использовал сопло Котоусова, а не ввод Шкандюка Михаила Петровича. Но безвариантно, что он получал вихри Бенара. Стандартная струя даже при высоком давлении разбивается на капли, формируя конус. Вам когда нибудь приходилось видеть струю, вылетающую из пожарного ствола? Так называемая "сплошная" струя имеет факел распыла (термин пожарников) порядка 25 градусов (распылённая струя имеет факел распыла порядка 60 градусов). При любом давлении в видике факел распыла отсутствует, что однозначно указывает, что автор видика создавал последовательность вихрей Бенара. Только у последовательности вихрей Бенара отсутствует факел распыла.

Любая струя двигается в среде воздуха испытывая ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ. Ламинарная струя за счёт трения скольжения начинает разбиваться на капли, что и формирует факел распыла. Трение скольжения действует и на вихри. Но в этом случае мы обязаны применять правило прецессии. И противодействующая сила увеличивает ДИАМЕТР вихря, уменьшая его ДЛИНУ. Т.е. трение скольжения вихрей о воздух заставляет их обособляться на отдельные вихри, что и наблюдалось в видике (я привёл соответствующий кадр из видика). Флаг Вам в руки. Попробуйте в современном пожарном стволе при давлении 4-6 атм получить струю, подобную струе из видика.