Jak dokładnie działa Wodospad?

Wprowadzenie do fizyki wodospadów

drugie prawo termodynamiki mówi, że rzeczy mają tendencję do bardziej nieuporządkowanego stanu. Biorąc to pod uwagę, czym jest stworzenie, a czym zniszczenie? Czy drugie prawo mówi, że zniszczenie zwycięża nad stworzeniem? Na pewno nie. Mówi się, że istnieje po prostu tendencja do przechodzenia rzeczy w stan bardziej nieuporządkowany.

wodospad, w moim umyśle, spełnia wszystkie te kryteria, tworzenie i niszczenie oraz drugie prawo termodynamiki, na raz. W końcu, co to jest wodospad? Jak został stworzony i jak naprawdę działa? Ten artykuł szczegółowo analizuje te problemy.

szczyt wodospadu: dopiero początek

powstanie wodospadu

wodospad powstaje, gdy woda rzeki eroduje słabszą ziemię, skały lub piasek swojego pierwotnego koryta strumienia, spychając skałę na bok i wraz z przepływem wody w czasie (ogólnie, eony). Stopniowo tworzy się zanurzenie w rzece. Zniszczenie? W końcu ten dip stał się na tyle znaczący, że można go nazwać „wodospadem”: nowym stworzeniem.

to prawda, że rzeka „zniszczyła” swoje pierwotne granice-pierwotne koryto strumienia i materiał, który w nim był. Jest to zgodne z drugim prawem termodynamiki — rzeczy mają tendencję do bardziej nieuporządkowanego stanu. Ten „bardziej nieuporządkowany stan” jest jednak moim zdaniem kreacją samą w sobie.

oryginalna rzeka została „zniszczona” przez wielki okres czasu, jednak jednocześnie stworzyła coś pięknego: wodospad, gdzie woda osiąga krawędź w swoim korytu strumienia, a następnie cała ta woda spada w pozornie nieuporządkowany sposób na pewną odległość, zanim uderzy w dno, a następnie kontynuuje swoją drogę w „nowo utworzonym” korycie rzeki.

Wodospad jest trochę jak bilard

aby zrozumieć fizykę wodospadu, rozważ cząsteczki wody jako kulki bilardowe, pukające się nawzajem.

gdy każda cząsteczka spada, uderza w inne cząsteczki wody, a czasami skały / minerału, aż dotrze do dna i uderzy, z siłą zależną od odległości, z której spadła. Siła ta została spowodowana przez grawitację, która gwałtownie ściągnęła cząsteczkę w dół wraz z resztą cząsteczek strumienia wody i niektórymi zanieczyszczeniami. Zanieczyszczenia mogą być minerałami erodowanymi przez strumień, być może nawet kawałkami piasku, drewna lub liści lub innej roślinności, lub ściółką ludzkości, która unosiła się lub podróżowała wzdłuż górnej części rzeki.

bilard i fizyka wodospadów mają wiele wspólnego

fizyka jest wokół nas

dno wodospadu wydaje się być chaotyczne

gołym okiem dno wodospadu wydaje się być chaotyczne. Jednak w co uderza cząsteczka wody, gdy dotrze do dna, pełna energii kinetycznej, którą pozyskała z grawitacji i odległości? Uderza w inne cząsteczki wody i minerałów, które niedawno odbyły tę samą podróż nad wodospadem, również pełnym energii kinetycznej, lub być może innych zanieczyszczeń wymienionych wcześniej.

wszystkie te cząsteczki na dnie wodospadu są widoczne gołym okiem, jako roiling, bulgocząca masa wody, która wygląda tak potężnie i niebezpiecznie destrukcyjnie/twórczo, jak to jest. Dlaczego podstawa wodospadu jest tak potężna, znacznie potężniejsza niż regularna część strumienia? Podstawa wodospadu zyskała ogromną energię kinetyczną w przyspieszaniu w dół od szczytu wodospadu.

wykorzystuje tę energię kinetyczną do stworzenia dołu w „nowym” złożu strumienia, w czasie, u podstawy wodospadu, ponieważ eroduje stałe materiały gruntowe z większą wydajnością, rezygnując z części lub większości energii kinetycznej w tym procesie.

jeśli konkretna cząsteczka nie uderza bezpośrednio w dolną powierzchnię zawierającą wodospad lub kocioł, to uderza w inną cząsteczkę, która może uderzyć w inną i tak dalej-bardzo podobnie jak w grach bilardowych i bilardowych – aż w końcu cząsteczka uderza w dno, prawdopodobnie z wystarczającą siłą, aby usunąć jedną z cząsteczek znajdujących się w podłożu skalnym lub jakimkolwiek innym materiale znajdującym się pierwotnie na dnie wodospadu.

konkretna cząsteczka może również, lub zamiast tego, użyć swojej energii kinetycznej, aby wypchnąć inne cząsteczki wody całkowicie ze strumienia, tworząc znajomą mgłę wody, którą większość z nas czuła na twarzach i przeklęła obiektywy aparatu, stojąc z podziwem na dnie wodospadu. Byłoby to podobne do bili bilardowej jest przypadkowo strzał całkowicie ze stołu-dość rzadkie zjawisko.

innym sposobem, w jaki cząsteczka wody może wykorzystać swoją energię, jest szybsze popychanie wcześniej upadłych cząsteczek wody w dół, dlatego woda porusza się dalej: woda nie może wiecznie gromadzić się w kotle utworzonym na dnie wodospadu, w końcu kończy się miejsce i energia, aby tam pozostać, a więc porusza się w kierunku, w którym najłatwiej się poruszać: wzdłuż koryta rzeki.

po wodospadzie Rzeka kontynuuje

dlaczego rzeka na dnie wodospadu biegnie zgodnie ze szczytem wodospadu, nawet jeśli otaczający materiał może być bardziej miękki i „łatwiejszym celem” dla cząsteczek wody do erozji? Ponieważ woda ma już duży pęd w pierwotnym kierunku, dlatego będzie miała tendencję do kontynuowania w tym kierunku przez pewną odległość po wodospadie, chyba że bardzo twarde podłoże skalne lub inny dywerter odwróci go na manowce.

im dalej od wodospadu, ogólnie rzecz biorąc, tym spokojniejsze wody rosną, dopóki nie pojawią się tak, jak każdy inny strumień, biorąc pod uwagę głębokość i szerokość tego strumienia w odniesieniu do przepływu wody.

kilka słów o energii wodnej

typowa, nowoczesna elektrownia wodna działa z powodu tej samej fizyki, o której mówiliśmy powyżej. Gromadzi część niesamowitej energii spadającej wody, wykorzystując ją do obracania turbin, które z kolei wytwarzają energię elektryczną do natychmiastowego użycia lub do przechowywania w ogromnych bateriach.

w czasach historycznych moc hydrauliczna była używana do obracania drewnianego koła łopatkowego, które z kolei bezpośrednio napędzało tartak lub młyn zbożowy. Takie rzeczy mogą być nadal używane w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych dzisiaj, albo jako zabytki historyczne, reprodukcje takich, lub w codziennym użyciu przez rozproszone społeczności Amiszów po częściach Stanów Zjednoczonych.

Yvonne na styczeń 14, 2020:

to jest tak dobre i dobrze napisane. Dziękuję za to. Fizyka stojąca za wodospadami zawsze wydawała mi się tajemnicą, ale teraz jest całkowicie jasna. Kciuki w górę!

Faiq na Sierpień 13, 2017:

bardzo ładnie napisany artykuł. Proszę wyjaśnić fizykę, jaka kryje się za tym, że został wyrzucony z końcówki gumowego kajaka nad wzburzonymi wodami 6-metrowego spadku wody w górnym stanie Waszyngton. Inni ludzie w kajaku po prostu siedzieli ładnie. Okoliczne widoki przed moją gehenną były „zapierające dech w piersiach”, ale kiedy upadałem na dno wodospadu, myślałem, że wszystkie moje oddechy zostały dosłownie zabrane na zawsze. Mam ogólne pojęcie o tym, co się stało, ale chciałbym usłyszeć twoje wyjaśnienie w prawach fizyki dotyczących kajaka, reakcji kajaka, mojej trajektorii w powietrzu i w wodzie. Dzięki.

douglas wynn w lipcu 16, 2015:

jestem artystą plastykiem, głównie wizualnym, a także studentem estetyki. zawsze staram się czytać, co pomaga w procesie twórczym moich prac. zwykle robię krajobrazy, a ostatnio wodospad. robiłem je już wcześniej, ale też niedawno skończyłem czytać książkę „Art & fizyka” l. szlaina. byłem zaskoczony, widząc, jak bardzo fizyka i Sztuka są ze sobą ściśle powiązane. chcąc nieco bardziej wypełnić lukę między wodospadem, moją sztuką i fizyką, pomyślałem, że w Internecie może być coś, co pomoże. dziękuję za informacje. będzie to bardzo przydatne, wypełniając luki jeszcze bardziej. Z poważaniem, doug. [email protected]

Craftythecore w październiku 12, 2013:

LOL! : D

Laura Schneider (author) z Minnesoty, USA w październiku 12, 2013:

dzięki, Craftythecore! — GeekytotheCore

CraftytotheCore w październiku 11, 2013:

bardzo interesujące. Szczególnie podobało mi się wyjaśnienie, dlaczego woda porusza się naprzód. Podoba mi się również wszystkie szczegóły i jak użyłeś gry w bilard jako przykład.

Laura Schneider (autor) z Minnesoty, USA we wrześniu 21, 2013:

nie ma za co, susi10! Dzięki za komplement! :- )

Susan W z Wysp Brytyjskich, Europa 21 września 2013:

to jest bardzo dobrze napisany artykuł, wyjaśniłeś fizykę za wodospadem znakomicie, wiedziałem, jak Wodospady powstały geograficznie, ale nigdy nie myślałem o rzeczywistej fizyce za nim na poziomie molekularnym. Dzięki za napisanie tego, Laura!

~ Susan W.

Laura Schneider (autor) z Minnesoty, USA w kwietniu 26, 2013:

doskonała analiza! Dzięki za komentarz i za komplementy, lumen2light!

Neil Coulson z Dundee w Szkocji w kwietniu 26, 2013:

fajny artykuł: prawa fizyki pochodzą z naturalnych zdarzeń, które następnie stosuje się do innych rzeczy. Co do tworzenia/niszczenia, jeśli chodzi o naturę, uważam, że nie ma zniszczenia, ponieważ wszystko dzieje się z jakiegoś powodu. Jeśli chodzi o rodzaj ludzki, tworzymy i niszczymy, a ludzką naturą jest stosowanie własnej teologii do działania natury.