作者DevilsCrying (空的腦袋 Sora no Adama)
看板Physics
標題Re: [請益] 紅豆湯粉末在鍋底沉澱出特殊圖形!
時間Thu Nov 25 10:40:03 2010
看到板友說到Chladni Pattern忍不住手癢回一下
拿破崙是個愛好科學的皇帝
Chladni曾經在他面前表演利用琴弦用不同頻率震動板子
而板子上的沙子會集中落在震動模態的節線上 (一維駐波有節點 二維駐波是節線)
(因為震幅大的地方沙子待不住 會跳走)
顯現出需多有趣的圖案。
簡單講就是二維駐波,就像打鼓 (不過鼓是Dirichlet BC)
然後拿破崙看了很高興就賞給Chladni一筆錢
某次在一個盆地發生了大地震
有人研究發現 在盆地的震動模態節線上的房子都沒倒 非常有趣
不過我看了原PO的影片 覺得紅豆沙並非形成Chladni Pattern
紅豆沙的集中並非因為鍋子的震動而集中在節線上
圓形的鍋子其震動模態在半徑分布上應該是Bessel函數
我覺得原PO的case應該跟水流有關
我們清楚看到原PO必須左右擺動鍋子
我猜想應該是水流產生駐波 而紅豆沙落在節點上
原PO可以進一步驗證看看 你加快或減慢左右擺動頻率
照理說節點會變多或變少
※ 引述《alenbe (肝纖維闖紅燈)》之銘言:
: 今天又請老媽煮一次紅豆湯...
: 老媽還說:奇怪?什麼時候變這麼愛紅豆湯? = ="
: 又跟老弟借了相機,現在影片照片都拍好了~
: 影片1:(第一次做發現沉澱物太多)
: http://www.wretch.cc/video/alenbehp1000&func=single&vid=6682114&o=time_d&p=1
: 影片2:(第二次撈掉一些沉澱物)
: http://www.wretch.cc/video/alenbehp1000&func=single&vid=6682127&o=time_d&p=0
: 照片:
: http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/pics/8029_0_DSCF0411.JPG
: http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/pics/8029_0_DSCF0409.JPG
: ※ 引述《alenbe (肝纖維闖紅燈)》之銘言:
: : 家裡今天有煮紅豆湯,吃完後把鍋子放在流理臺裡泡水
: : 我剛剛去洗手時,看到鍋底的沉澱物,竟然排成漂亮的等間距條紋
: : (可惜手邊沒有相機,改天再拍個影片放上來)
: : 示意圖:
: : http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/pics/8029_0_red.JPG
: : 我很好奇,就做了一些嚐試
: : 首先用手攪動鍋子裡的水,使其出現漩渦
: : 等一會兒,紅豆粉末開始沉澱,會看到粉末往鍋底中間聚集
: : 其實這就是因為白努利原理
: : 流體漩渦中心的流速,會比外圍流速大(EX.颱風)
: : (這裡其實也是因為,外層的水接觸鍋壁,流速降的較快)
: : 流速大壓力小,反之流速小則壓力大
: : 所以中間壓力較小,外圈壓力較大,沉澱物就被往中間推了
: : 但最後沉澱的圖形,沒有出現條紋,只有聚在中間一點
: : 這很明顯,不是我希望看到的結果...
: : 於是我用手再次攪亂水底的沉澱物
: : 等沉澱物均勻地沉澱在鍋底後(均勻分布)
: : 我用手指持續敲擊鍋子邊緣,使其產生震動
: : 果不其然,鍋底的沉澱物,慢慢出現一些細小的等間距圖形
: : 其實這就是二維駐波的節點位置
: : 不過花紋的間距與規模,沒有我一開始觀察到的那麼大
: : 所以這也不是我要的結果...
: : 再試一次,再次攪亂花紋,並靜置直到粉末均勻沉澱
: : 這次我嘗試使鍋子裡的水產生波浪搖晃
: : 方法很簡單,用手抬起鍋子一邊,施力往上拉一下就放回去
: : 會看到水面有傾斜的波浪,在鍋子裡左右來回搖晃
: : 出現了!出現了!
: : 水底原本均勻分布的沉澱粉末,突然自我聚集
: : 變成一條一條粗粗的線條~
: : 就像我上面示意圖所畫的那樣!
: : 這是為什麼呢?@@"
: : 第一時間想不到好的解釋...
: : 版上有沒有朋友也曾經看過這個現象呢?
: : 歡迎一起提出來討論 :)
: : PS:
: : 印象中有看過一篇科展作品
: : 在討論味增湯雲狀沉澱物的圖形
: : 感覺跟我這裡所說的現象有些類似...
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.21.234
推 alenbe:影片只拍到鍋子內,沒拍到我的手,其實我只有"推一下"鍋子,並 11/25 12:50
→ alenbe:沒有持續用手搖晃鍋子,是第一次搖晃時造成的水波持續在震盪 11/25 12:51
→ alenbe:仔細觀察影片可以發現,一開始振幅大時什麼事都沒發生,最後 11/25 12:52
→ alenbe:振幅變小時,圖案才突然變得越來越明顯!我目前的猜想,或許 11/25 12:53
→ DevilsCrying:我誤會了 囧 11/25 12:54
→ alenbe:跟沉澱粉末與鍋底間的摩擦有關,因為摩擦,會使得沉澱物的 11/25 12:54
→ alenbe:振盪相較於水流的震盪,有延遲的現象(?),所以造成彼此撞在一 11/25 12:56
→ alenbe:起,而形成局部的濃度增加。但是為何有週期性分佈?這才是真 11/25 12:57
→ alenbe:正有趣而且奇妙的地方~ :P 11/25 12:58
→ DevilsCrying:假設水波的速度固定 你換小一點的鍋子 條數會變少 11/25 13:14
→ DevilsCrying:就試試看 大中小三種鍋子 11/25 13:15
推 alenbe:嗯嗯~改天再請我媽煮紅豆湯XP 不知道用沙子有沒有效果... 11/25 13:27
推 Entropy1988:應該和摩擦力很有關係,像是最後一個影片的鍋底左下 11/25 18:10
→ Entropy1988:部位,那裡的條紋形成似乎和鍋底的凹凸形狀很有關。 11/25 18:12
推 HDT:如果和摩擦力有關 表示換一種沉澱物 圖形應該會不同摟? 11/25 19:09
推 Entropy1988:不知道耶 11/25 19:57
推 HDT:改天來試試看>///< 11/25 20:09
推 yibeen:改變水的深度呢? 我覺得可能跟水深有關 11/26 22:48
→ yibeen:這種波的波長大小 可能是受限於水深 而不是鍋子形狀 11/26 22:49
→ yibeen:以致於在各處都是一樣的 11/26 22:49