پارادوکس برگ چای!

پارادوکس برگ چای

پدیده‌هایی در اطراف وجود داره که هر کسی دست کم یک‌بار اون‌ها رو دیده، ولی تا به حال بهش دقت نکرده. مثلا؛ وقتی یک لیوان چای که تفاله داشته باشه رو هم بزنیم، انتظار داریم به دلیل نیروی گریز از مرکز، اطراف کف لیوان جمع شوند، ولی وسط لیوان جمع می‌شوند (در صورتی که از چای سنگین‌تره). جواب این مسئله چیه؟

این پدیده را برای اولین بار آلبرت انیشتین در یک مقاله توضیح داد.

برای چرخاندن هر چیزی در مسیر دایره‌ای، به یک نیروی مرکز‌گرا احتیاج داریم (مانند چرخاندن یک سنگ با نخ به دور سر). در این مثال، با هم زدن چای، مایع در یک مسیر دایره‌ای می‌چرخد. پس به یک نیروی مرکز‌گرا احتیاج است که این نیرو توسط دیواره‌های لیوان وارد می‌شود. اما یک اتفاق دیگر هم می‌افتد. در کنار لیوان، مایع با دیواره‌ها تماس دارد و نیروی اصطکاک به آن وارد می‌شود.

جریان ثانویه‌ای که در لیوان تشکیل می‌شود.
جریان ثانویه‌ای که در لیوان تشکیل می‌شود.

در نزدیک ته لیوان، این اصطکاک بیشتر از بالای لیوان است. پس سرعت چرخش مایع در بالای لیوان از پایین آن بیشتر می‌شود. پس یک جریان ثانویه در لیوان درست می‌شود؛ به این صورت که مایع بالای لیوان به دلیل سرعت اختلاف سرعت با پایین لیوان، بیشتر می‌خواهد به سمت دیواره‌ها برود (فشار در اطراف بالای لیوان از پایین آن بیشتر است). پس علاوه بر چرخش اصلی، مایع از بالای لیوان به سمت دیواره‌ها می‌رود، سپس از آن‌جا به سمت پایین می‌رود تا به کف لیوان برسد. سپس به دلیل سرعت کم چرخش آب در کف لیوان، به سمت مرکز کف لیوان می‌رود و از آن‌جا به سمت بالا می‌رود. این جریان، تفاله‌های چای را با خود به سمت مرکز لیوان می‌برد.

 

مقاله‌ی انیشتین در این مورد: http://www.ias.ac.in/article/fulltext/reso/005/03/0105-0108

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Tea_leaf_paradox

http://www-paoc.mit.edu/paoc/papers/Einstein%27sTeaLeavesTPT.pdf

محمد کاظمی

نویسنده: محمد کاظمی

۱۶ ساله، دانش‌آموز دبیرستان علامه حلی. علاقه‌مندی‌هایی که دارم هم فیزیک، الکترونیک، برنامه‌نویسی، ریاضی و ... (و البته خیلی چیز‌های دیگه که جا نمیشه!)

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *