찻잎 역설

Tea leaf paradox
찻잎은 테두리를 따라 가지 않고 가운데와 아래쪽에 모인다.
푸른 선은 찻잎을 밑바닥 한가운데로 밀어내는 이차적인 흐름이다.
알버트 아인슈타인은 1926년에 그 역설들을 해결했다.
하천 굽힘 모델에서 2차 흐름 시각화(A)그래. 밀로비치, 1913년,[1] 오른쪽에서 왼쪽으로 흐른다.) 거의 바닥의 흐름은 피펫에 의해 주입된 염료로 표시된다.

찻잎 패러독스는 나선형 원심분리기에서 예상되듯 찻잔의 가장자리에 억지로 붙이기보다 휘저은 뒤 찻잔 속의 찻잎이 컵의 중앙과 바닥으로 이동하는 현상이다. 역설의 정확한 물리적 설명은 1857년 제임스 톰슨이 처음으로 내놓은 것이었다. 그는 2차 흐름(지구 대기와 찻잔 모두)의 외관을 바닥의 마찰과 정확하게 연결시켰다.[2] 환상 채널에서의 이차 흐름의 형성은 이론적으로 1868년에 이르면 부신섹에 의해 처리되었다.[3] 하천변 흐름에서 하단에 가까운 입자의 이동은 A씨가 실험적으로 조사했다. 그래,[1] 1913년 밀로비치 이 해법은 알버트 아인슈타인이 1926년 논문에서 강둑의 침식을 설명하고 배어의 법칙을 부인한 데서 처음 나왔다.[4][5]

설명

액체를 저으면 원심 작용에 의해 나선형 유동 스키마가 발생한다. 그런 만큼 찻잎이 질량 때문에 컵 가장자리로 옮겨갈 것이라는 기대도 있다. 그러나 움직이는 물과 컵의 마찰은 수압을 증가시켜 고압 경계층이 된다. 이 고압 경계층은 안쪽으로 확장되며 심지어 차잎의 원심분리 작용 질량의 관성까지 극복한다. 따라서 찻잎의 질량에 구심력을 발생시키는 것은 컵과 물 사이의 마찰이다.

또한 고압 경계층은 익숙한 나선 패턴을 생성하는 흐름도계에 영향을 미친다. 교반으로 인한 고압 경계층은 물을 컵 가장자리로 바깥쪽으로 밀어 올려 압력이 증가한다. 그런 다음 물은 중앙을 중심으로 아래로, 안쪽으로, 위로 이동한다(도표 참조). 이와 같이 흐름도는 찻잎의 질량을 초과하는 내적 힘을 발휘하며, 그 외적(중심적) 경향을 효과적으로 담고, 관찰 가능한(중심적) 역설의 원인이 된다.

동시에 물의 순환운동(x축 안)은 하단의 마찰면이 크기 때문에 상단의 물보다 컵 하단의 순환운동이 더 느리다. 충분한 수속이 있는 반면, 이 차이는 물의 움직이는 몸을 나선형으로 '전환'할 수 있다.

적용들

이 현상은 혈장에서 적혈구를 분리하고,[6][7] 대기압계를 이해하며,[8] 맥주를 양조하는 과정에서 소용돌이 속에서 응고된 트러브를 분리하는 새로운 기술을 개발하는 데 이용되었다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ a b 그의 결과는 다음과 같다. Joukovsky N.E. (1914). "On the motion of water at a turn of a river". Matematicheskii Sbornik. 28. 다시 인쇄된 위치:
  2. ^ 제임스 톰슨, 대기 순환의 대류 (1857년) Cambridge Univ, 1912, 144-148 djvu 파일 물리학 및 엔지니어링 논문 수집
  3. ^ Boussinesq J. (1868). "Mémoire sur l'influence des frottements dans les mouvements réguliers des fluides" (PDF). Journal de mathématiques pures et appliquées. 2e Série. 13: 377–424.[영구적 데드링크]
  4. ^ Bowker, Kent A. (1988). "Albert Einstein and Meandering Rivers". Earth Science History. 1 (1). Retrieved 2008-12-28.
  5. ^ Einstein, Albert (March 1926). "Die Ursache der Mäanderbildung der Flußläufe und des sogenannten Baerschen Gesetzes". Die Naturwissenschaften. Berlin / Heidelberg: Springer. 14 (11): 223–4. Bibcode:1926NW.....14..223E. doi:10.1007/BF01510300. S2CID 39899416. 영어 번역: 하천 유랑자 형성의 원인과 이른바 바어법(Baer's Law)이 2017-12-12에 접속했다.
  6. ^ Arifin, Dian R.; Leslie Y. Yeo; James R. Friend (20 December 2006). "Microfluidic blood plasma separation via bulk electrohydrodynamic flows". Biomicrofluidics. American Institute of Physics. 1 (1): 014103 (CID). doi:10.1063/1.2409629. PMC 2709949. PMID 19693352. Archived from the original on 9 December 2012. Retrieved 2008-12-28. Lay summary – Science Daily (January 17, 2007). {{cite journal}}: Cite는 사용되지 않는 매개 변수를 사용한다. lay-url= (도움말)
  7. ^ Pincock, Stephen (17 January 2007). "Einstein's tea-leaves inspire new gadget". ABC Online. Retrieved 2008-12-28.
  8. ^ Tandon, Amit; Marshall, John (2010). "Einstein's Tea Leaves and Pressure Systems in the Atmosphere". The Physics Teacher. 48 (5): 292–295. Bibcode:2010PhTea..48..292T. doi:10.1119/1.3393055. Retrieved 2019-09-25.
  9. ^ Bamforth, Charles W. (2003). Beer: tap into the art and science of brewing (2nd ed.). Oxford University Press. p. 56. ISBN 978-0-19-515479-5.

외부 링크