Vì sao một vòng khói có thể bay xa mà vẫn giữ hình vòng?

Vật lý 10 • Khám phá mở rộng

Vòng khói giữ hình một lúc vì không khí trong nó tạo một vòng xoáy có cấu trúc. Khói làm chuyển động ấy nhìn thấy được; nó không phải chiếc vòng rắn đang bay. Dòng xoáy có thể tự lan truyền sau khi xung thổi ban đầu kết thúc. [1]

Không khí xoay quanh lõi vòng

Hình dung một chiếc bánh vòng, rồi cắt ngang một đoạn vành. Trong mặt cắt ấy, không khí tuần hoàn quanh lõi, chứ không đơn giản chạy vòng quanh lỗ lớn ở giữa như xe trên đường đua.

Khi một lượng khí được đẩy nhanh qua miệng mở vào không khí đang tương đối yên, chênh lệch chuyển động gần mép giúp lớp dòng cuộn lại thành vòng xoáy. Nghiên cứu các xung chất lỏng qua lỗ phun quan sát quá trình cuộn này. [1]

Chuyển động của các phần vòng tạo dòng vận tốc khiến cấu trúc tiến về phía trước. Vì thế không cần một cột khí dài liên tục bám phía sau mới thấy vòng di chuyển.

Vì sao khói có vẻ được buộc lại?

Các hạt khói đi theo dòng đủ để chỉ ra cấu trúc. Tạm thời, dòng tuần hoàn giúp vùng có hạt giữ hình dạng dễ nhận ra. Điều đó không có nghĩa từng hạt ở mãi tại một vị trí hay vòng hoàn toàn cách ly với không khí ngoài.

Một xung ngắn và một luồng thổi kéo dài cũng không giống nhau. Khi xung cấp quá dài so với kích thước miệng mở, có thể xuất hiện vòng đi trước và một tia theo sau. [1]

Vòng cuối cùng vẫn tan

Độ nhớt, sự cuốn trộn và các nhiễu bên ngoài làm cấu trúc thay đổi. Vòng có thể chậm, lớn hơn, méo hoặc mất hình; khói cũng khuếch tán. [2]

Đừng lấy một vòng đẹp trong video làm bằng chứng rằng không khí không có ma sát nội. Điểm thú vị là một chất khí không có hình dạng riêng vẫn có thể mang một hình dạng chuyển động khá bền trong một khoảng thời gian.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Định luật 3 Newton.

Đọc thêm: Lực và phản lực trong định luật III Newton đặt lên đâu.

Chương trình Vật lý 10 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.