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基礎水理学実験1 蛇口から水流を垂下し、水流の形状と乱れるところまでの距離を測定
基礎水理学実験1 蛇口から水流を垂下し、水流の形状と乱れるところまでの距離を測定 平成25年4月11日(木)13:00-16:15 実験者 白井成司・鈴木健太 指導 おだまき みのる
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蛇口から落ちる水 水道の蛇口から落ちた水はどうなるか。 実際にビデオ撮影して形状を確認 重力で加速して落下する。
あまりにも加速して速くなったら乱れる? 乱れるだけでなくちぎれる? ちぎれて水滴(雨粒)になる? 実際にビデオ撮影して形状を確認
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1回目:流量100ml=時間40”22 乱れたところまでの距離55cm
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2回目:流量900ml=時間18”59 乱れたところまでの距離70cm
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3回目:流量100ml=時間57”98 乱れたところまでの距離45cm
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水流トップの形の比較
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理論 流量Q、断面積S、流速w、 r = (π-2(S0-2-2gz/Q2)-1)1/4 連続の式 Q = Sw
運動の式 ρ(∂w/∂t+w∂w/∂z)=—ρg 定常∂/∂t=0. ∂/∂z(1/2・w2)=-g w2=-2gz + const。 w02=w2+2gz、 w2=w02-2gz w=Q/S、S=πr2を入れる S-2 = π-2r-4 =S0-2-2gz/Q2 r = (π-2(S0-2-2gz/Q2)-1)1/4 w = Q /(πr2)
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水流半径r 結果 水流トップからの距離 mm 計測値 理論値
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まとめ 水道の蛇口から落ちる水流の形状は、理論と一致。 乱れ始めるところとの関係は、まだ不明。
乱れて、水滴になるところ、それが落下するところまで確認したい。
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