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merlonwin

金虫 (小有名气)

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[交流] 一个简单的物理小问题已有22人参与

一个简单的问题：喷泉喷出的水珠在空中一定是球形的吗，会不会因为空气阻力发生变化，比如变成椭球形呢？有关的物理知识大概在哪一方面，是不是流体力学？
谢谢了。

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阁下望着深渊之时，深渊也正望着阁下。

1楼 2013-05-29 13:24:44

已阅回复此楼关注TA 给TA发消息送TA红花 TA的回帖

霁雪

木虫 (正式写手)

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专业: 应用地球物理学

★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖

物理的小问题，往往反映出的是极大的教学缺陷和知识误区。
比较起来20楼的回答是最符合实际的。虽然，对于中央台的那个科教视频，我看到其中的错误也很多，但是，还是20楼的最接近事实。
第23楼详细的分析了真空和地面附近的水滴。但是却错误地说“和流体力学没有什么关系”让我有点吃惊。
而第7楼的回答，恰恰是说反了。
究竟喷泉的水，应该是什么形状？
首先，楼主的题目是误导的。应该没有“一定”这两个字。
从流体力学的角度来看，液体在下落过程中，由于空气的阻力，所以其形状要发生相应的变化。
向那个方向变呢？最容易发生概念错误的地方就在这里。
空气的阻力，既然称为是阻力而不是加速力。所以空气阻力的作用是尽可能的降低液体相对于气流的相对运动。
因而液体的形状就不是向阻力最小的流线型的方向变而是向阻力最大的伞形的方向变。
明白了阻力的作用而不是加速力。那么，楼主的问题就可以解答了。
我们分为大小两种状态来讨论，
大的水珠，甚至说是水块。在上升的时候是凹型的，到达最高点的时候，因为质量大，一般保持餠状回落。然后变成反的凹形下降。半空中还不断的碎裂成较小的水块。
小的水珠，这里是指相当小的，已经破碎成雾状漂浮的水珠。在到达最高点的时候，因为速度为零，本身的质量又小，所以在表面张力或内聚力的作用下，在这个时候是球型的。但是继而，在飘动的过程中，因为已经不能被阻力再粉碎为更小的水珠。所以，这时的水珠是近乎椭球型的，但是水珠的上部曲率比较小，水珠的下部曲率比较大，像个馒头状。