1樓：宮非
2019-04-14
氣泡的速度曲線呈現圍繞乙個固定值上下振盪的狀態，並且振盪幅度隨著氣泡直徑的增大而增大。
不過，不談水深就問上浮速度是不對的，這裡先講結論如下：
一、水深越深，上浮速率不一定越大；
二、水深越深振盪週期變大、偏移波長越長；
三、水深對氣泡偏移沒有正相關性；
四、氣泡上公升前期與末期的振盪頻率並不相同。
在氣泡終速度上模擬值和實驗室吻合良好，均呈現有規律的圍繞速度平均值上下振盪。
水深越深，上浮速率是否越大？
按理說，水深越深在出管口產生的水壓越大，氣泡產生器在出管口產生的氣泡其內部的氣壓越大。若將氣泡在水面位置時內部氣壓視為一大氣壓 (即 =1,033.6cm-H2O)、則出管口位置氣泡內部的氣壓為水壓加上大氣壓力 (即 ，若水深10cm，氣泡內的氣壓為 1,043.
6cm-H2O)。當水越深時，氣泡內的氣壓變化越大。依據波以耳定律「PV＝定值」來推論，當體積越大時，所受的浮力會越大，因此上浮速率會較大。
但實際上，卻是水越深終速度越小，因為浮力和阻力控制著液體中氣泡上公升的速度，浮力和阻力受到液體性質、重力及氣泡當量直徑的影響很大。
4mm氣泡的終速度小於2.6mm氣泡的終速度，但是4mm氣泡的振盪較2.6mm氣泡劇烈，是由於大氣泡形狀的振盪較大所致。
水深越深，是否振盪週期變大、偏移波長越長？
根據實驗推論，氣泡偏移在左右兩端的轉折點時呈現水平狀，意味著氣泡內部左右兩端的氣壓相同。水深越深時，氣泡內部氣壓變化較大，欲使兩端達到相同的氣壓所需要的時間較長，所以振盪的週期變大。因此氣泡上公升時間較長、且速率較大的情況下，會有較長的偏移波長。
氣泡直徑越小，變形幅度越小，大氣泡在運動過程中出現了翻轉等情況，說明氣泡直徑越大，氣泡受力越不均勻，運動就越複雜。
水深對氣泡偏移有沒有正相關性？
氣泡在水中主要是受到向上的浮力作用，氣泡除了受到移動時水的阻力作用外沒有其他的向左或向右的作用力，所以我們推測氣泡在上公升的過程中，到了末期的氣泡偏移範圍應該變小。換句話說，在水深夠深的情況下，氣泡的偏移範圍會被侷限，甚至只因浮力作用向上而使偏移範圍變小。所以水深與氣泡的偏移並不會有正相關性。
值得我們注意的是，氣泡的偏移似乎與受到的浮力大小、氣泡內氣壓是否容易達到平衡有關。
隨著氣泡變形的幅度增大，直接導致了氣泡的表面曲率增大，因此氣泡的尾渦變得不對稱，也變得更加不穩定。
氣泡上公升前期與末期的振盪頻率是否相同？
乙個深水的氣泡上浮前期受到出口端左右受力不一的力量關係會產生振盪，加上浮力作用會越來越明顯（偏移範圍變大、偏移波長變長），但是偏移時受到整個水體的阻礙，使得氣泡容易向上，不容易左右偏移，因此到了上浮的末期，其偏移範圍會變小，因氣泡內左右兩端氣壓容易達到平衡而振盪頻率變小。
在模擬中氣泡在上公升過程中初始計算時刻保持球形形狀。分類：
科普>>
物理>>浮力
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