引子:
在Dr. Who[1]的生活中,肥皂已经越来越少地出现了。取而代之的是洗手液、洗面奶、洗发水、护发素、沐浴露……各种瓶瓶罐罐。而这些清洁用品,不管是倒出来、挤出来,还是压出来,都有一个共同的特征,那就是:打圈圈。
问:
为什么倒沐浴露之类的黏稠液体时,原本垂直下落的“液体柱”会出现“旋转堆积”的现象?(科学松鼠会论坛 乌子虚[2])
“Ziplb”的热闹答案
其实这是一种低雷诺数流动的典型现象,雷诺数即流体惯性力与黏性力之比,雷诺数越小,流体中黏性力的作用也就越大。在倒洗发水等高黏性的流体时,由于黏性力的作用,每部分流体微团都会受到相邻流体微团的“拉扯”与“牵制”作用,在靠近地面堆积时,自然也会受到已堆积流体的“拉扯”作用,而惯性力无法抵消这种黏性力的作用,“拉扯”的合力形成了“旋转堆积”的现象。这样就容易理解,倒水的时候不会出现这种现象了,因为此时为高雷诺数流动,流体惯性力的作用大于黏性力的作用,足够抵消已到达地面流体的“拉扯”,故流体流下时沿惯性力的方向垂直下落。
用水、米汤、菜油、洗发水、牙膏、沥青依次倒来看看,你会看到“旋转堆积”从无到有的渐变。当然,前提是征求了你老妈的同意。
[1] Dr. Who是D r.Yo u栏目搜集来的问题发问者
[2] 书中出现的此类人名皆为科学松鼠会成员或热心读者的网络ID。