科學(xué)小馬三千問(6)小馬龍卷風(fēng)中每匹小馬的角動(dòng)量?

? ? ? ?額,這次能厚顏無恥求投個(gè)幣嘛。。。這絕對(duì)是我搞過的最大的工程。。。還花錢買了文獻(xiàn)。。。謝謝大家支持下?
? ? ? ?歡迎大家閱讀科學(xué)小馬三千問,在這個(gè)系列里,我們會(huì)為大家解答關(guān)于小馬的細(xì)節(jié)性問題,并盡量給出科(瞎)學(xué)(扯)性回答。? ? ?
今天的問題是:

小馬龍卷風(fēng)中每匹小馬的角動(dòng)量?
? ? ? ? 嗯,這是個(gè)學(xué)物理的小馬問的問題,這絕對(duì)是到目前為止,小馬三千問系列里最難回答的問題了。
? ? ? ? ?我們先看看這個(gè)小馬龍卷風(fēng)的抽水能力:


? ? ? ? ?把一個(gè)大湖里的水抽上了云中城。
? ? ? ? 額,準(zhǔn)確說是龍卷風(fēng)風(fēng)眼和外界的氣壓差能夠支持從地面到比云中城還高越1000米的水柱。
? ? ? ? ?在之前的環(huán)節(jié),我們算出云中城高度約為2600米,但因?yàn)樗菑摹案叩厮畮臁背樯先サ?,我們假設(shè)水庫高度有100米(三峽水庫落差也就113米)所以水柱至少有3500米高。
? ? ? ? ?按照液體壓強(qiáng)公式:P=ρgh,易得液壓約為35000Kpa。
? ? ? ? 然后,我們發(fā)現(xiàn)小馬龍卷風(fēng)截面是個(gè)近似圓形,這將大大簡化我們的運(yùn)算量。

? ? ? 由龍卷風(fēng)的氣壓公式:P(r)=ρv2,其中,P(r)是距離風(fēng)眼r處的壓強(qiáng),ρ是此處的空氣密度,v是龍卷風(fēng)轉(zhuǎn)速。以下是推導(dǎo)過程:

? ? ? ? 我們結(jié)合龍卷風(fēng),以周圍的小馬做參照,可以算出:

? ? ? ? 龍卷風(fēng)平均直徑約為:9米。

? ? ? ?而水柱的直徑約5米。
? ? ? ?其中,龍卷風(fēng)風(fēng)眼的氣體密度極小,我們近似處理為0,最外側(cè)氣體密度則近似處理為空氣密度,約為:1.3g/L即1.3kg/m3。[哪有你這樣估計(jì)的啊,小輻,什么態(tài)度啊。。。]
? ? ? ? 因此,我們可以得出,龍卷風(fēng)的角速度
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ω=√p/ρr2=36.5rad/s
? ? ? ? 好啦~按照角動(dòng)量定義,作圓周運(yùn)動(dòng)物體的角動(dòng)量可表示為:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?L=r×mv
? ? ? ? 其中,L代表角動(dòng)量,m代表單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量,V代表其線速度,r代表其到圓心距離。
? ? ? ?由之前的計(jì)算,我們知道一匹小馬的質(zhì)量約為14kg。
? ? ? ?我們因此可以得出:
? ? ? ? ? ? L=r×mv=mr2ω=10347.75N·m·s
? ? ? ?方向豎直向上。
? ? ? ?你還有什么有趣的問題嘛?請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)給我們留言哦!
參考文獻(xiàn):
