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把花式咖啡搅乱后,倒着做一遍搅乱的动作,有可能把咖啡的图案复原吗?就像GIF图里的一样? 第1页

  

user avatar   jennyfool 网友的相关建议: 
      

搅花式咖啡能不能复原我不知道,但是搅点别的东西,如果你技术足够好的话,是可以复原的。

具体怎么做呢?

首先,你得有一个杯子,最好不是一般的杯子,而是中间有个柱子的杯子;而且,搅的也不能是像咖啡那样的液体,要得黏一点,比如像洗手液什么的:

然后,为了看得清楚,滴上三滴带颜色的洗手液:

接着,顺时针慢慢转动里面的柱子5圈,注意动作要慢:

第一圈:

第五圈:

接下来,就是见证奇迹的时刻了!逆时针转动圆柱5圈:

bang!回来啦~~~~

这个实验其实是展示了层流的可逆性。而层流一般是指雷诺数(Re=密度*流速*特征长度/粘性)非常小的流动。这也是为什么要使用比较黏的液体,而且要慢慢转的原因。

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图片来源:UNM physics and Astronomy - Laminar Flow (youtube.com/watch?)

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没想到这个答案得到了如此多的关注,这让我非常惭愧啊,毕竟实验是别人做的,我只是搬运一下……而且鉴于评论区有很多童鞋表示不相信,认为只是视频倒放的效果。所以我决定自己来做一下这个实验,也算对这800多个赞的一个交代。

首先找一胖一瘦两个杯子:

然后组装起来,并用架子固定住避免左右移动:

接着倒入透明粘稠液体,滴入同种液体调色后的液滴(手抖了滴得有点糊……):

转转转转……(液体太黏了有点转不太开):

然后往回转转转转转……:

呼……基本上恢复了吧~~~

可以看到红色靠近液面的地方散得比较开,是因为在转的时候中间的圆柱没有完全稳定,有点向右挤压造成液面右侧抬升,没有转均匀。

接下来是一点简单的分析,可以跳过不看:

实验中用的液体是5000cSt的硅油(silicone oil)=5000x10^-6m^2s^-1,转速U估计在1cm/s,特征长度L约为1cm,所以可以计算得雷诺数Re = =0.02远远小于1,属于层流。

至于扩散的问题,可以用Stoke-Einstein Law来估计扩散常数D~2.5*10^-14m^2/s。所以扩散的特征时间t=L^2/D ~ 4*10^9s(这个值貌似有点偏大…),所以在实验过程中基本上是没有什么明显的扩散的。

总算是把视频传好了,建议3倍加速观看。

可逆层流实验 http://www.tudou.com/programs/view/umR4FYnPlOI/

提前祝大家春节快乐!谢谢观看!


user avatar   ma-qian-zu 网友的相关建议: 
      

当然不可能。搅动咖啡的动作在时间上反过来,不是倒着搅动,而是咖啡的流动推着勺子逆向旋转,最后推着你的手跳出杯子,这才能勉强满足了“反向操作”的假设。仅仅倒着搅动一番,就指望咖啡复原,这好比敲破鸡蛋之后,用锤子敲另一头,再指望鸡蛋恢复原样,那连理论上的可能性也不存在啊。讨论热力学和雷诺数什么的,都是用细节掩盖了主要问题。




  

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