茶叶悖论


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茶叶悖论


茶叶悖论(Tea Leaf Paradox)


所谓茶叶悖论描述的现象是茶叶在茶杯中的茶当被搅动后,茶叶回游到杯底的中央,而非预想的在螺线型离心力作用下被推动到杯底的边缘。最初的解释来自于阿尔伯特爱因斯坦1926年一篇用于解释河岸侵蚀问题(拜尔定律)的论文。

搅动液体使其在杯中旋转,产生向外的离心力。然而,靠近底部外侧的液体由于于杯壁的摩擦减慢旋转,那里的离心力减弱从而使得压差对水流的作用大于离心力。这就是被称为边界层或更确切为埃克曼层。

由于离心力,沿边缘的作用力大于中间。如果全部的液体作为一个固体旋转,内部的向心力与外部(向心力)与转速关联,所以就没有向内或向外的运动。

在一个茶杯中,旋转在底部较慢,压力坡度产生并随之产生沿底度的向内的波流。向上一些,液体流向外侧。这个第二波流沿底部向内流从而把边缘外部的茶叶聚集到中央。由于茶叶的重量无法上升,所以它们停留在底部中心。结合第一旋转波流的作用,这些茶叶将沿底部向内螺旋。

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