Introduksjon Til Fossfysikken
termodynamikkens andre lov sier at ting har en tendens til en mer uordnet tilstand. Hva er skapelse og hva er ødeleggelse? Er den andre loven sier at ødeleggelse vinner over skapelsen? Absolutt ikke. Det sier at det bare er en tendens til at ting beveger seg mot en mer uordnet tilstand.
en foss, i mitt sinn, tilfredsstiller alle disse kriteriene, skapelse og ødeleggelse og termodynamikkens andre lov, på en gang. Tross alt, hva er en foss? Hvordan ble det opprettet og hvordan fungerer det egentlig? Denne artikkelen undersøker disse problemene i detalj.
Toppen Av En Foss: Bare Begynnelsen
toppen av en foss
© Laura Schneider
Opprettelsen Av En Foss
en foss er opprettet når elvvann eroderer den svakere jorden, steinen eller sanden av sin opprinnelige bekk, skyver steinen til side og sammen med vannstrømmen over tid (vanligvis eoner). Gradvis opprettes en dukkert i elva. Ødeleggelse? Til slutt ble den dip betydelig nok til å bli kalt en «foss» : en ny skapelse.
det er sant at elven «ødela» sine opprinnelige grenser-sin opprinnelige bekk og materialet som var i den. Dette er i samsvar med termodynamikkens andre lov-ting har en tendens til en mer uordnet tilstand. Denne «mer uordnede tilstanden» er imidlertid i seg selv en skapelse etter mitt syn.
den opprinnelige elven ble «ødelagt» over en stor periode, men den skapte samtidig noe vakkert: fossen, hvor vannet når en kant i sin strømbed, faller alt dette vannet på en tilsynelatende uordenlig måte ned litt avstand før det krasjer i bunnen og fortsetter på vei i sin «nyopprettede» elvbed.
En Foss Er Litt Som Biljard
for å forstå fysikken i fossen, vurdere vannmolekyler å være som biljardkuler, banke hverandre om.
når hvert molekyl faller, støter det inn i andre molekyler vann og noen ganger av stein / mineral, til det når bunnen og treffer, med kraft avhengig av avstanden fra hvilken den falt. Denne kraften ble forårsaket av tyngdekraften trekke molekylet raskt nedover med alle resten av strømmen molekyler av vann og noen urenheter. Urenheter kan være mineraler som eroderes av strømmen, kanskje til og med biter av sand, tre eller blader eller annen vegetasjon, eller menneskehetens søppel som flyter eller reiser sammen i den øvre delen av elva.
Biljard Og Fysikk Fosser Har Mye Til Felles
Fysikk er Rundt Oss
Fysikk er ikke vanskelig å forstå hvis du tenker på det i vanlige termer og relaterer det til det du allerede forstår godt.
Opphavsrett © 2013 Laura D. Schneider. Alle rettigheter reservert.
Bunnen Av En Foss Ser Bare Ut Til Å Være Kaotisk
for det blotte øye, bunnen av fossen ser ut til å være kaotisk. Men hva treffer vannmolekylet når det når bunnen, alt full av kinetisk energi det fikk fra tyngdekraften og avstanden? Den treffer andre vann – og mineralmolekyler som nylig har gjort samme tur over fossen, også full av kinetisk energi, eller muligens de andre urenhetene som er nevnt tidligere.
Alle disse molekylene på bunnen av fossen er sett med det blotte øye som en roiling, boblende masse vann som ser så kraftig og farlig destruktiv/kreativ som den er. Hvorfor er basen av fossen så veldig kraftig, mye kraftigere enn den vanlige delen av strømmen? Basen av fossen har fått enorm kinetisk energi i akselerasjonen ned fra toppen av fossen.
den bruker denne kinetiske energien til å skape en grop i den «nye» strømmen, over tid, ved foten av fossen, siden den eroderer de faste grunnmaterialene med større effektivitet, og gir opp noe eller det meste av sin kinetiske energi i prosessen.
hvis et bestemt molekyl ikke direkte treffer bunnflaten som inneholder fossen eller kjelen, treffer det et annet molekyl,som kan slå en annen, og så videre-veldig mye som spillene i biljard og basseng – til slutt treffer et molekyl bunnen, muligens med nok kraft til å løsne et av de fastboende molekylene av berggrunnen eller hva som helst materiale som opprinnelig er på bunnen av fossen.
et bestemt molekyl kan også, eller i stedet, bruke sin kinetiske energi til å støte andre vannmolekyler helt ut av strømmen, skape den kjente tåke av vann som de fleste av oss har følt på våre ansikter, og forbannet på våre kameralinser, når de står i ærefrykt på bunnen av fossen. Dette ville være beslektet med en biljardkule blir ved et uhell skutt helt av bordet—en noe sjelden forekomst.
en annen måte vannmolekylet kan bruke sin energi på, er å presse de tidligere fallne vannmolekylene nedstrøms raskere, og derfor beveger vannet seg fremover: vann kan ikke samle seg for alltid i kjelen som er opprettet på bunnen av fossen, til slutt går det tom for rom og energi for å forbli der, og så går det videre i den retningen det finner lettest å fortsette i: langs elveleiet.
Etter Fossen Fortsetter Elva
Hvorfor løper elva på bunnen av fossen i tråd med toppen av fossen, selv om det omkringliggende materialet kan være mykere og et «lettere mål» for vannmolekylene å erodere? Fordi vannet allerede har stor fart i den opprinnelige retningen, vil det derfor ha en tendens til å fortsette i den retningen i noen avstand etter fossen, med mindre veldig hardt berggrunn eller en annen avleder gjør det vill.
jo lenger bort fra fossen, generelt roligere vannet vokse til de vises akkurat som ville noen annen strøm gitt dybden og bredden av det i forhold til vannstrømmen.
Noen Ord Om Vannkraft
et typisk, moderne vannkraftverk fungerer på grunn av samme fysikk som vi diskuterte ovenfor. Den høster noe av den utrolige energien til fallende vann, og bruker den til å slå turbiner som igjen produserer strøm til umiddelbar bruk eller for lagring i enorme batterier.
i historisk tid ble hydraulisk kraft brukt til å snu et tre padlehjul som i sin tur drev direkte en sagbruk eller kornmølle. Slike ting kan fortsatt bli funnet i bruk i deler Av Usa i dag, enten som historiske landemerker, reproduksjoner av slike, eller i daglig bruk av spredte Amish samfunn i hele deler av Usa.
Yvonne den 14. januar 2020:
Dette er så bra og godt skrevet. Takk for dette. Fysikken bak fosser har alltid virket som mysterium for meg, men det er nå helt klart. Tommel opp!
Faiq på August 13, 2017:
veldig pent skrevet artikkel. Vennligst forklar fysikken bak blir jettisoned fra spissen av baksiden av en gummi kajakk over roiling vannet i en 6 fot vann faller i øvre Washington State. De andre i kajakken bare satt ganske. De omkringliggende utsikten før prøvelsen min var «fantastisk», men da jeg tumblet på bunnen av fossen, trodde jeg at alle mine puste ble bokstavelig talt tatt bort for alltid. Jeg har en generell ide om hva som skjedde, men vil gjerne høre din forklaring i fysikklover som virker på kajakken, kajakkens svar, min bane i luft og i vann. Takket.
douglas wynn på juli 16, 2015:
jeg er en fin kunstner-visuell, for det meste og også en student av estetikk. jeg prøver alltid å lese, noe som hjelper i den kreative prosessen med mine verk. jeg pleier å gjøre landskap og nylig en foss. jeg har gjort dem før, men har også nylig lest en bok, «art & physics» av l. shlain. jeg ble overrasket over å se hvor nært beslektet fysikk og kunst egentlig er. ønsker å bygge bro over gapet litt mer mellom fossen, min kunst og fysikk jeg skjønte det kan være noe på internett for å hjelpe. takk for din informasjon. det vil komme i svært hendig bygge bro hullene enda mer. ærlig talt, doug. [email protected]
CraftytotheCore på oktober 12, 2013:
LOL! : D
Laura Schneider (forfatter) Fra Minnesota, USA på oktober 12, 2013:
Takk, CraftytotheCore! — GeekytotheCore
CraftytotheCore på oktober 11, 2013:
veldig interessant. Jeg likte spesielt forklaringen på hvorfor vannet beveger seg videre. Jeg liker også alle detaljer og hvordan du brukte spillet biljard som et eksempel.
Laura Schneider (forfatter) Fra Minnesota, USA i September 21, 2013:
Du er velkommen, susi10! Takk for komplimentet! :- )
Susan W fra De Britiske Øyer, Europa 21. September 2013:
dette er en veldig godt skrevet artikkel, du har forklart fysikken bak en foss ypperlig, jeg visste hvordan fosser ble dannet geografisk, men jeg tenkte aldri på den faktiske fysikken bak den på molekylært nivå. Takk For at Du skriver Dette, Laura!
~ Susan W.
Laura Schneider (forfatter) Fra Minnesota, USA i April 26, 2013:
en utmerket analyse! Takk for kommentar og for komplimenter, lumen2light!
Neil Coulson fra Dundee, Skottland i April 26, 2013:
Fin artikkel: fysikkens lover er avledet fra naturlige hendelser som vi da gjelder for andre ting. Når det gjelder skapelse / ødeleggelse, når det gjelder naturen, tror jeg at det ikke er noen ødeleggelse som alt skjer av en grunn. Når det gjelder menneskeheten, Skaper og ødelegger vi, og det er menneskets natur å anvende vår egen teologi på naturens arbeid.