水中旋涡环实验探究

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1、LiaoningNormalUniversity开放实验室项目研究论文目:水中旋涡环实验探究院：物理与电子技术学院业:7理学（师范）班级序号：2班14号学号：20101125020040学生姓名：王周洋指导教师：丁永文2012年12月水中旋涡环实验探究学生：王周洋指导教师：丁永文物理与电子技术学院物理学(师范)专业2010级摘要：当舉水滴滴入水中时，舉水与水相互接触，相互融合，在他们相互融合的过程中，舉水滴会出现旋涡环，旋涡环逐渐卜•落并在旋涡环上出现一些线形的细细的墨丝，而后，每个墨丝末端会出现新的旋涡坏，经过一段时间，水中

2、会岀现许多的细丝和旋涡环。本实验探究的就是墨水滴滴入水中出现—•系列变化的现象及其原因，了解水中旋涡坏生成的原理与条件，以及两滴墨水同时滴入水中的现象。关键词：墨水滴；旋涡环；线形；等Abstract：Whentheinkdropsintothewater,Inkandwateraieincontactwitheachother,Mutualintegration,Intheprocessofmerging,Inkdropletsswirlring,Thevortexringgraduallywhereaboutsandlin

3、earthininksilkswirlring,Then,Theendofeachinksilknewvortexring,Afteraperiodoftime,Thewaterappearsmanyfilamentsandvortexrings.Theexperimentalexplorationoftheinkdropsintothewatertherewasaseriesofchangesinthephenomenonanditsprinciples.Understandtheprincipleandconditiono

4、fthewatervortexringgenerated,Andtwodropsofinkatthesametimeaddeddropwisewaterphenomenon.Keywords：Inkdrops;Vortexring;Linea匚Etc前言：当我们向水中滴入一滴舉水时，这两种物质会融成一体，这种彼此的融合对我们而言其实并无多大的意义。然而，墨水滴是黑色的，而那杯水是透明的。墨水滴入水中，两种物质rh此开始相互接触。在这两种液体相互融合的过程中，最有意义的时刻就是浑浊状态出现前，即墨水被稀释前的那一刻。两种物质间的

5、相互作用会幻出千变万化的形态。层层旋绕的涡形，扭扭曲曲的线形，述有多种多样渐渐漂散开去，却乂将水染成灰色的细丝，墨水滴的旋涡环如蘑菇般层层蔓延，如灵动的舞者翩翩起舞……旋涡环是一•种涡流环，是一种在流体的甜甜圈状的涡，即一个区域屮的流体主要旋转围绕的假想的轴线，形成一个闭环。由于我们用的墨水有颜色，而水是透明的，这可以给我们涡流环的更直观的感觉，便于观察和分析。流体力学是研究流体的基本规律，本实验探究主要涉及流体力学,在实际的流体力学问题中，流动现象十分复杂即使经过简化，也不一定能加以定最的理论分析。我们现在要做的就是利用流体

6、力学來定量的分析墨水滴滴入水中现象。一实验装置：250ml烧杯一个、滴定管夹、滴定管、照相机、水槽、墨水等二实验步骤及现象：(1)一滴墨水滴入水中：现彖：当一滴墨水滴入水中吋，会出现一个黑色的旋涡环，起初非常非常的圆，随着旋涡环的逐渐下降，旋涡环的圆圈会不断变大并出现上下起伏，不再是十分均匀的圆环，同吋旋涡环的圆圈边缘会出现黑色的、细细的丝，接着又形成许多个新的旋涡环，每个旋涡环又会如第一个形成的漩涡环一样，发牛一系列变化，这样经过一段时间后，我们会发现杯中出现许多黑色的细丝和大大小小千奇白怪变幻莫测的旋涡坏，它们之间互相缠绕

7、，左右周旋，如犬空中美丽的磨菇云一般。如图1中所示。图1现彖分析：水中的旋涡环知识属丁流体力学范畴，水本身属丁•粘滞流体。在墨水滴入水中后，其密度比水大，因此墨水滴在竖直方向上下沉，下沉的过程中会受到水的摩擦力作川同时由于力的对称分布便形成了墨水的旋涡环。旋涡环各个部分由于都受到相应的力的作用，又不停的形成新的旋涡环，形成了从一个大的旋涡环到多个小的旋涡环的分裂现彖。（2）两滴墨水上卜先后滴入水屮：现象：当两滴水在同一位置上下先后滴入水中后，我们发现每个墨水滴都会出现旋涡环，如上一个实验中所观察到的现彖一样，在这里不做多描述，

8、但令人惊讶的是，后滴入的墨水滴比先滴入的墨水滴运动得快，它会在前一•滴墨水滴向下运动时所产生的旋涡系统中灵活的、迅速的向下运动，最后两滴墨水会同时到达杯底。如图2a中所示。图2a现彖分析：当有两滴墨水滴在同一位置以较短的时间间隔从同一窩度下落时，由于两滴水滴具有的初始重力势能