Cum funcționează o cascadă, mai exact?

Introducere în fizica Cascadelor

a doua lege a termodinamicii spune că lucrurile tind spre o stare mai dezordonată. Având în vedere acest lucru, ce este creația și ce este distrugerea? Este a doua lege care spune că distrugerea câștigă peste creație? Cu siguranță nu. Se spune că există pur și simplu o tendință ca lucrurile să se îndrepte spre o stare mai dezordonată.

o cascadă, în mintea mea, satisface toate aceste criterii, crearea și distrugerea și a doua lege a termodinamicii, dintr-o dată. La urma urmei, ce este o cascadă? Cum a fost creat și cum funcționează cu adevărat? Acest articol examinează aceste probleme în detaliu.

vârful unei cascade: doar începutul

crearea unei cascade

o cascadă este creată atunci când apa râului erodează pământul, stânca sau nisipul mai slab al albiei sale originale, împingând stânca deoparte și împreună cu fluxul de apă în timp (în general, eoni). Treptat, se creează o baie în râu. Distrugere? În cele din urmă, acea scufundare a devenit suficient de semnificativă pentru a fi numită „cascadă”: o nouă creație.

este adevărat că râul și-a „distrus” granițele originale-albia originală a pârâului și materialul care se afla în el. Aceasta este în conformitate cu a doua lege a termodinamicii-lucrurile tind spre o stare mai dezordonată. Această „stare mai dezordonată” este, totuși, ea însăși o creație în opinia mea.

râul original a fost „distrus” într-o perioadă mare de timp, totuși a creat simultan ceva frumos: Cascada, unde apa ajunge la o margine în albia pârâului, atunci toată acea apă cade într-un mod aparent dezordonat pe o anumită distanță, înainte de a se prăbuși în fund și apoi de a-și continua drumul în albia sa „nou creată”.

o cascadă este un pic ca biliard

pentru a înțelege fizica Cascada, ia în considerare moleculele de apă să fie ca bile de biliard, bate reciproc despre.

pe măsură ce fiecare moleculă cade, se lovește de alte molecule de apă și uneori de rocă/minerală, până când ajunge la fund și lovește, cu forță în funcție de Distanța de la care a căzut. Această forță a fost cauzată de gravitație trăgând molecula rapid în jos cu toate celelalte molecule de apă ale fluxului și unele impurități. Impuritățile ar putea fi minerale erodate de pârâu, poate chiar bucăți de nisip, lemn sau frunze sau altă vegetație sau așternutul umanității care plutea sau călătorea în partea superioară a râului.

biliardul și Fizica Cascadelor au multe în comun

fizica este peste tot în jurul nostru

partea de jos a unei cascade pare a fi haotică

cu ochiul liber, partea de jos a cascadei pare a fi haotică. Cu toate acestea, ce lovește molecula de apă când ajunge la fund, plină de energie cinetică pe care a câștigat-o din gravitație și distanță? Acesta lovește alte molecule de apă și minerale care au făcut recent aceeași călătorie peste cascadă, de asemenea plină de energie cinetică sau, eventual, celelalte impurități menționate anterior.

toate aceste molecule din partea de jos a cascadei sunt văzute, cu ochiul liber, ca o masă de apă care clocotește, care arată la fel de puternică și periculos de distructivă/creativă pe cât este. De ce baza cascadei este atât de puternică, mult mai puternică decât partea obișnuită a pârâului? Baza cascadei a câștigat o energie cinetică extraordinară în accelerația sa în jos din vârful cascadei.

folosește această energie cinetică pentru a crea o groapă în „noul” pat de pârâu, în timp, la baza cascadei, deoarece erodează materialele solide cu o eficiență mai mare, renunțând la o parte sau la cea mai mare parte a energiei sale cinetice în acest proces.

dacă o anumită moleculă nu lovește direct suprafața de jos care conține cascada sau cazanul, atunci lovește o altă moleculă, care poate lovi alta, și așa mai departe–foarte mult ca jocurile de biliard și biliard–până când în cele din urmă o moleculă lovește fundul, posibil cu suficientă forță pentru a disloca una dintre moleculele rezidente ale rocii de bază sau orice material este inițial în partea de jos a cascadei.

o anumită moleculă poate, de asemenea, sau, în schimb, să-și folosească energia cinetică pentru a elimina complet alte molecule de apă din flux, creând ceața familiară de apă pe care majoritatea dintre noi am simțit-o pe fețele noastre și blestemată pe lentilele camerei noastre, atunci când stăm uimiți în partea de jos a cascadei. Acest lucru ar fi asemănător cu o minge de biliard împușcată accidental complet de pe masă—un eveniment oarecum rar.

un alt mod în care molecula de apă își poate folosi energia este de a împinge moleculele de apă căzute mai devreme în aval mai repede, motiv pentru care apa se mișcă mai departe: apa nu se poate colecta pentru totdeauna în cazanul creat în partea de jos a cascadei, în cele din urmă rămâne fără spațiu și energie pentru a rămâne acolo și astfel se mișcă în direcția în care se găsește cel mai ușor de parcurs: de-a lungul albiei râului.

după cascadă, Râul continuă

de ce râul din partea de jos a cascadei rulează în linie cu vârful cascadei, chiar dacă materialul înconjurător ar putea fi mai moale și o „țintă mai ușoară” pentru ca moleculele de apă să se erodeze? Deoarece apa are deja un impuls mare în direcția inițială, prin urmare, va tinde să continue în această direcție pentru o anumită distanță după cascadă, cu excepția cazului în care roca de bază foarte dură sau un alt deviator o rătăcește.

cu cât este mai departe de cascadă, în general, cu atât apele cresc mai calme până când apar la fel ca orice alt Pârâu, având în vedere adâncimea și lățimea acestuia în raport cu debitul de apă.

câteva cuvinte despre energia hidroelectrică

o centrală hidroelectrică tipică și modernă funcționează din cauza aceleiași fizici pe care am discutat-o mai sus. Recoltează o parte din energia incredibilă a căderii apei, folosind-o pentru a transforma turbinele care, la rândul lor, produc electricitate pentru utilizare imediată sau pentru depozitare în baterii enorme.

în vremurile istorice, puterea hidraulică era folosită pentru a roti o roată cu palete din lemn care, la rândul său, alimenta direct o moară de ferăstrău sau o moară de cereale. Astfel de lucruri pot fi găsite și astăzi în uz în anumite părți ale Statelor Unite, fie ca repere istorice, reproduceri ale acestora, fie în utilizarea zilnică de către comunitățile Amish împrăștiate în porțiuni din Statele Unite.

Yvonne pe 14 ianuarie 2020:

acest lucru este atât de bun și bine scris. Mulțumesc pentru asta. Fizica din spatele cascadelor mi s-a părut întotdeauna un mister, dar acum este perfect clară. Degetele sus!

Faiq în August 13, 2017:

articol foarte frumos scris. Vă rugăm să explicați fizica din spatele fiind jettisoned de la vârful din spate a unui caiac de cauciuc peste apele roiling de o cădere de apă 6 picioare în statul Washington de sus. Ceilalți oameni din caiac stăteau drăguți. Priveliștile din jur înainte de calvarul meu erau „uluitoare”, dar când mă rostogoleam în partea de jos a cascadei, am crezut că toate respirațiile mele au fost literalmente luate pentru totdeauna. Am o idee generală despre ceea ce s-a întâmplat, dar aș dori să aud explicația dvs. în legile fizicii care acționează asupra caiacului, răspunsurile caiacului, traiectoria mea în aer și în apă. Mulțumesc.

douglas wynn în iulie 16, 2015:

sunt un artist-vizual, în mare parte și, de asemenea, un student al esteticii. întotdeauna încerc să citesc, ceea ce ajută la procesul creativ al operelor mele. de obicei fac peisaje și recent o cascadă. le-am făcut înainte ,dar, de asemenea, recent au terminat de citit o carte, „arta & fizica” de l. shlain. am fost surprins să văd cât de strâns legate sunt fizica și arta. dorind să reducă decalajul un pic mai mult între cascadă, arta și fizica mea m-am gândit că ar putea fi ceva pe internet pentru a ajuta. Vă mulțumim pentru informații. va veni foarte la îndemână pentru a reduce și mai mult lacunele. cu sinceritate, doug. [email protected]

CraftytotheCore pe Octombrie 12, 2013:

LOL! : D

Laura Schneider (autor) din Minnesota, SUA în octombrie 12, 2013:

mulțumesc, CraftytotheCore! — GeekytotheCore

CraftytotheCore pe Octombrie 11, 2013:

foarte interesant. Mi-a plăcut mai ales explicația de ce apa merge mai departe. De asemenea, îmi plac toate detaliile și modul în care ați folosit Jocul de biliard ca exemplu.

Laura Schneider (autor) din Minnesota, SUA în Septembrie 21, 2013:

cu plăcere, susi10! Mulțumesc pentru compliment! :- )

Susan W din Insulele Britanice, Europa pe 21 septembrie 2013:

acesta este un articol foarte bine scris, ați explicat superb fizica din spatele unei cascade, știam cum s-au format cascadele geografic, dar nu m-am gândit niciodată la fizica reală din spatele ei la nivel molecular. Mulțumesc că ai scris asta, Laura!

~ Susan W.

Laura Schneider (autor) din Minnesota, SUA în aprilie 26, 2013:

o analiză excelentă! Vă mulțumim pentru comentarii și pentru complimente, lumen2light!

Neil Coulson din Dundee, Scoția în aprilie 26, 2013:

frumos articol: legile fizicii sunt derivate din evenimente naturale pe care le aplicăm apoi altor lucruri. În ceea ce privește creația/distrugerea, când vine vorba de natură, cred că nu există distrugere, deoarece totul se întâmplă dintr-un motiv. În ceea ce privește rasa umană, noi creăm și distrugem și este natura umană să aplicăm propria noastră Teologie lucrării naturii.