Re : 회전수조에서 소용돌이 감쇠의 원리

[갤럭시]

설명해 드리면 다음과 같습니다.

회전수조에서 1차순환은 잔의 중심을 도는 수평운동이고, 2차순환은 잔의 중심선을 지나는 연직단면 내의 운동입니다. 각운동량 p = rv이고, 회전속도 v = rω 식에서 r은 회전반경이고, ω는 회전각속도이며, 상대와도(상대소용돌이도) ζ = 2ω 식이 성립합니다.

회전수조의 회전운동시 1차순환으로 중심을 도는 수평운동이 생기는데 상하층 모두 균일한 속도로 돌 것 같지만 회전수조의 하층 밑바닥에서는 바닥면과의 마찰로 인하여 회전속도가 중간층이나 상층에 비하여 필연적으로 느리게 됩니다. 하천의 유수 흐름에서 하층 바닥의 흐름이 중층에 비하여 느린 이유도 밑바닥에서는 바닥면과의 마찰로 인하여 느리게 되는 원리와 같습니다. 이때 느린 속도로 돌고있는 물이 2차순환에 의한 상승운동으로 상층으로 올라오게 되는데 중층이나 상층에서 빠른 속도로 돌고있는 주위의 물과 만나게 됩니다. 각운동량 rv 식에서 회전수조의 반경이 일정한 상태에서 바닥의 느린 속도로 돌고있는 물의 각운동량은 상층의 빠른 속도로 돌고있는 물의 각운동량보다 상대적으로 작습니다. 각운동량 보존에 의해 작은 각운동량을 가진 물의 각운동량은 그대로 보존되어 올라오기에 상승운동이 계속되면 상승운동에 의해 상부의 큰 각운동량은 시간이 지날수록 하부의 작은 각운동량으로 점차 대체되기에 평균적으로 각운동량의 감소가 발생합니다. 회전수조의 반경이 일정한 상태에서 상층에서 평균적으로 각운동량의 감소가 발생하면 각운동량 보존식에 의해 rv = 일정 식에서 회전수조의 반경 r이 일정한 상태에서 회전속도 v가 작아지고 v = rω 식에서 v가 작아지면 회전각속도 ω는 작아지기에 상대와도(상대소용돌이도) ζ = 2ω 식에서 회전각속도 ω의 감소에 의해 상대와도 ζ가 작아지므로 소용돌이는 점차 감쇠하여 사라지게 되는 것입니다.

자세한 해설은 임용지구과학 카페에 업로드되어 있기에 살펴볼 수 있습니다.

링크 https://cafe.daum.net/edu-es

[할일]

아 교수님 정말감사합니다
명확하게 이해되었습니다

[갤럭시]

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