反向洒水器的初等处理
流体动力学
2007-05-23 v3 物理教育
物理学史与哲学
摘要
我们讨论反向洒水器问题：当洒水器浸没在水中并被制成吸水时，它如何转动？我们提出一种仅需大学入门级力学与流体动力学知识的求解方案。我们论证，当水流开始时，洒水器短暂地受到一个会使其转向 incoming 水的力矩，而当水流停止时它短暂地受到反向的力矩。当水稳定流入时，除非考虑黏性之类的耗散效应，否则预期无力矩。耗散效应导致一个小力矩，会使洒水器臂朝向稳定 incoming 的水加速。我们的结论结合力分析、角动量守恒以及他人报道的实验结果予以讨论。我们回顾了已发表的关于此问题的相互矛盾的处理，其中一些是错误的，许多引入了掩盖所涉基本物理的复杂化。
引用
@article{arxiv.physics/0312087,
title = {An Elementary Treatment of the Reverse Sprinkler},
author = {Alejandro Jenkins},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/0312087},
year = {2007}
}
备注
16 pages, 8 figures. The subject of this paper is often referred to in the literature as the "Feynman sprinkler" or the "Feynman inverse sprinkler." v2:references added, discussion of angular momentum conservation clarified, section III expanded to include consideration of dissipative phenomena such as viscosity. v3:minor corrections of style. To appear in the American Journal of Physics