从“宇宙“的讨论中来的流体力学问题

uesoft

但至少证明了10楼第2段的解释是错误的。牛顿的水桶实验证明，无论是水转还是桶转，结果都是抛物面，沙子都会聚集到中心。

周华

原帖由 uesoft 于 2012-1-2 16:47 发表

                               
登录/注册后可看大图

但至少证明了10楼第2段的解释是错误的。牛顿的水桶实验证明，无论是水转还是桶转，结果都是抛物面，沙子都会聚集到中心。

你说的不对，两回事。

通流

对于科学问题，首先要学的是如何准确的表达你的意思。比如牛顿的水桶实验是如何做的，具体的步骤是什么，观测到的结果是什么。小学三四年级的科学课的内容之一就是开始学如何观察，并记录。uesoft，你得恶补一下了。虽然你t学了一些时髦名词，但对于科学方法的训练，基本是小学没有毕业的水平。

onesupeng

图1.4.1，我觉得就比较类似。

关于林先生，其实就是对流扩散理论，涉及到这方面的都可以用类似手法，就看你会不会参数化并将问题简化到对流扩散上，这个成功的例子不计其数

原帖由 通流 于 2011-12-31 15:59 发表

                               
登录/注册后可看大图

是吗？巴切勒是怎么说的？

这不是这个问题这里讨论的挺热闹的，所以就接着发个主题。宇宙学跟流体力学确实是有联系的。搞流体出生的林家翘不是搞了个密度波理论来解释旋转星系吗？

onesupeng

原帖由 uesoft 于 2012-1-2 08:01 发表

                               
登录/注册后可看大图

狭义相对论部分：（10）深度探讨牛顿的“水桶旋转实验”
参考《相对论百问》第11页 10、牛顿的“水桶实验”是怎么回事？牛顿和马赫如何解释这个实验
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ce42d820100rbtl.html
我想 ...

呵呵，我笑而不语。并不是所有问题都与什么这论那论相关

[ 本帖最后由 onesupeng 于 2012-1-2 15:35 编辑 ]

通流

从图1.4.1到解释这个水桶中的流体，还是有点距离的。虽然，那些解释也都是基于牛顿第二定律的，但也还是有粘性等的作用在里面的。

其实由流体力学中发展出来的那些数学理论和方法，对后来的科学发展的贡献是很大的。如果麦克斯韦的电磁波理论。对与林先生的贡献，我是不愿意随便评论的。我想核心不是那些数学工具，而是对于物理的理解。在开始的阶段，其实就是基于观察结果和自己对事物的理解基础上的猜测。

uesoft

14楼的第2个链接已经清楚地叙述了牛顿的水桶实验的过程，下面我再复制粘贴一遍。但我不能肯定牛顿是否真地做了这个实验，或者他也是象通流那样想当然的呢？

水桶实验：

为了证明“绝对运动”的存在，牛顿举了水桶旋转的例子。他写道： “如果用长绳吊一水桶，让它旋转至绳扭紧，然后将水注入，水与桶都暂处于静止之中。再以另一力突然使桶沿反方向旋转，当绳子完全放松时，桶的运动还会维持一段时间；水的表面起初是平的，和桶开始旋转时一样。但是后来，当桶逐渐把运动传递给水，使水也开始旋转。于是可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状。运动越快，水升得越高。直到最后，水与桶的转速一致，水面即呈相对静止。水的升高显示它脱离转轴的倾向，也显示了水的真正的、绝对的圆周运动。这个运动是可知的，并可从这一倾向测出，跟相对运动正好相反。在开始时，桶中水的相对运动最大，但并无离开转轴的倾向；水既不偏向边缘，也不升高，而是保持平面，所以它的圆周运动尚未真正开始。但是后来，相对运动减小时，水却趋于边缘，证明它有一种倾向要离开转轴。这一倾向表明水的真正的圆周运动在不断增大，直到它达到最大值，这时水就在桶中作相对静止。所以，这一倾向并不依赖于水相对于周围物体的任何移动，这类移动也无法定义真正的圆周运动。” 这就是著名的“水桶实验”。牛顿用这个例子雄辩地论证了“绝对运动”概念的合理性。 　　马赫认为水在桶壁的爬升是因为对遥远天体的相对运动 　　在马赫看来，物体的运动都不是相对于绝对空间，而是相对于别的物体而言的，相对于绝对空间的绝对运动是不存在的。离开了物体之间的相互关系，说物体的运动是毫无意义的。马赫不但批判牛顿的绝对时空观，也对牛顿的“水桶旋转实验”的结论给予了批评。马赫说：“牛顿用转动的水桶所作的实验，只是告诉我们：水对桶壁的相对转动并不引起显著的离心力，而这离心力是由水对地球的质量和其他天体的相对转动所产生的。如果桶壁愈来愈重，最后到达好几里厚时那就没有人能说这实验会得出什么样的结果．．．．．．。” 　　（《爱因斯坦文集》第一卷，第88页。） 　　在马赫看还认为：所有一切都是相对的，所有的质量，所有的速度，所有的力都是相对的。所以他认为牛顿转动的水桶是相对于其它天体的相对运动，“水面沿桶壁的升高是离心力的作用的结果，也可以看作相对惯性力的作用，而这个惯性力是无数遥远天体对水面的引力的作用，所以惯性力本质上就是引力。”

onesupeng

原帖由 通流 于 2012-1-2 20:56 发表

                               
登录/注册后可看大图

从图1.4.1到解释这个水桶中的流体，还是有点距离的。虽然，那些解释也都是基于牛顿第二定律的，但也还是有粘性等的作用在里面的。

其实由流体力学中发展出来的那些数学理论和方法，对后来的科学发展的贡献是很大的 ...

首先申明一点：林先生的工作我是敬佩的。

此外，如果你谈旋转进入一个定常状态（对于旋转系），粘性效应是否有显著的作用有待进一步论证

uesoft

以下是uesoft这个中国农民对科学巨匠和部分中国高手关于水桶实验解释的分析，不当之处，请批评指正。批评要有理由，但不要居高临下，给一些人身攻击或断语。当然，你们若非要那样，也没有什么，因为我们在这里毕竟属于闲扯。

科学巨匠和中国高手关于牛顿水桶实验的解释中的错误

1，牛顿的正误
22楼给出的牛顿对于水桶实验的解释，正确地注意到了整个旋转过程中水面的变化过程。刚开始桶旋转时，水面由于惯性(也可以用粘性表示，实质就是物质之间的4种力：引力或其他力)保持静止，随着水从水底逐层往上被带动旋转，引力越来越小，于是可以爬得越来越高，而质量变得越来越少。牛顿以此证明绝对运动合理性，正确之处在于注意到引力是绝对的，无处不在的；错误之处在于忽略了水的分子是易于运动的，不是一个整体，桶与水也不是一个整体，它们之间的引力表达式是非常复杂的。

2，马赫的正误
马赫正确地注意到是物质引力对水面形状造成影响，但却错误地怀疑当桶壁增厚到几km达到像地球这样的形状时，引力会发生变化。这个错误与通流的错误一样，忽略了运动(或引力)是宇宙间普遍遵守的物理规律。

3，通流的正误
通流在10楼给出的解释，第1段是对的，因为符合事实；第2段是错的。错误的根源在于忽视了水的粘性，因为既然在桶转时桶底的水由于粘性不转，那么可以证明，在第1段水转而桶不转时，桶底的水也由于粘性而静止。而既然在桶底水静止时沙子能流向中心，那么可以肯定，第2段中正确的结论应该是沙子肯定可以流到桶中心。
通流好奇水桶实验，并将问题持续发酵，引发讨论，这表明他其实可能是相信引力作用的。

4，周华的正误
周华的观点与通流相似，正误性质相同。
周华最先从宇宙问题联想到地球内部，并导致uesoft提起了水桶实验，表明他关注问题的广度和深度都是非常大的。

5，onesupeng的正误
onesupeng其他的观点我不懂，但怀疑引力或怀疑粘性效应是否显著可能是不对的。

onesupeng

我未曾发表过任何关于引力的言论，因此我鄙视乱安帽子

你觉得我“怀疑粘性效应是否显著可能是不对的”，有什么可能你可以说出来。我怀疑的依据是当它在旋转系下是没有流动的情况，粘性是否显著。

当然你非要用现代的广义相对论、量子力学、玄论和玄幻故事对我的说法进行反驳，那我没空和你玩。但是你有种从流体力学机理及其相应的数理逻辑进行辩论，相信版上很多人愿意奉陪

uesoft

“从流体力学机理及其相应的数理逻辑进行辩论，相信版上很多人愿意奉陪”？
-----------------------------------------
流体力学机理？应该从属于力学机理，或者物理机理吧？
跟我辩论其实不能说明什么。重要的是版上是否有很多人愿意互相辩论流体力学机理或力学机理，对此我是很怀疑的；不过，这没有什么，流体中文网论坛的主要功能是普及CFD和Fluent，能够看到我们的科技创新能够因CFD而不断改变，我是很高兴的，大家都是很高兴的，即使没有人讨论或辩论力学机理也没有什么问题，当然，如果有，那是最好不过，但最好不是跟我辩论。我也承认，我在这里胡搅蛮缠，其实对解决问题是没有帮助的。

周华

原帖由 uesoft 于 2012-1-4 16:03 发表

                               
登录/注册后可看大图

“从流体力学机理及其相应的数理逻辑进行辩论，相信版上很多人愿意奉陪”？
-----------------------------------------
流体力学机理？应该从属于力学机理，或者物理机理吧？
跟我辩论其实不能说明什么。重要的是 ...

说明一下：我们网站面向与流体有关的所有话题，并不单单是普及CFD和Fluent。我们在实验流体和流体的工程应用等方面也开设了专门的板块。给大家这种印象可能是我们过去在这两方面投入太多，以致于现在申请邀请码的朋友大部分都声称自己是为了学习FLUENT来这个网站的，哈哈！

至尊仙

呵呵，你快成过街老鼠了。

通流

闹了半天，牛顿的“著名的”水桶实验里面没有沙子啊！
会不会是后来爱因斯坦又在里面掺了沙子，并发现了相对论？

uesoft

牛顿应该是没有掺沙子，爱因斯坦可能也没有掺沙子，可农民的确是掺了沙子。uesoft奇怪的是，就因为一个中国的农民往旋转的水桶里掺了一点沙子，竟然就把中国顶尖的流体力学博士们转得晕头转向，这真是一个奇迹！至于你信不信，反正我是信了。不过，也难怪，不掺沙子，尚且把科学巨人们转得几百年也没有清醒，更何况掺了沙子呢，自然够中国的科学院和大学们忙活了。