Cuando bebe del borde de una taza, ¿fluye más líquido desde la superficie, por el costado de la taza o de manera uniforme?

Las fuerzas viscosas ocurren de manera diferente entre toda el área superficial del agua y el vidrio. Cerca de la capa límite de vidrio, el esfuerzo cortante del agua es mayor. A lo largo de la forma cilíndrica del vidrio, las fuerzas viscosas ejercen más en los lados del vidrio. En realidad, la sección transversal media, en la que la superficie de contacto entre el agua y el vidrio, también tiene la misma cantidad de fuerzas viscosas. Pero una vez que el vidrio está inclinado, digamos, 90 ° horizontalmente, el agua fluirá hacia la dirección inclinada. En ese momento, el agua especialmente de la sección transversal media fluirá más rápido. Pensemos simplemente

Fuerza = densidad × volumen × aceleración gravitacional

rho = m / v, F = ma, F = rho × vxg

La forma del vidrio es, por ejemplo, cilíndrica. El volumen de agua en la sección transversal media es considerablemente mayor que el volumen de agua en ambos lados. Una vez que el vidrio está inclinado horizontalmente, el agua de la sección media fluirá rápidamente al principio. Luego, el agua de la sección de la pared lateral seguirá.

Habrá más coeficiente de arrastre a lo largo de la capa límite de las paredes laterales. El área de menor coeficiente de arrastre está entre el lado del vidrio, más específicamente, las capas más delgadas de fluido de agua en la sección transversal media.

PD La situación práctica será diferente dependiendo de la forma del recipiente y su rugosidad de la superficie, la densidad y la viscosidad del fluido y la posición inclinada del recipiente.

La sección de mayor velocidad de una columna de agua, particularmente en un río o tubo, se llama Thalweg. El Thalweg (mejor visualizado en sección transversal) no está en contacto con el aire o las superficies circundantes. Es el punto en una sección de flujo que está más alejado de las paredes de la contención y al mismo tiempo evita el contacto con cualquier fuerza externa de fricción como la turbulencia superficial o el aire. Los thalwegs generalmente se consideran como una fuerza erosiva en la formación de ríos y ayudan a visualizar la deposición sedimentaria de los bancos de corte, pero podrían usarse para describir cualquier columna de agua que fluya.

No siendo un dinámico dinámico, no sé la respuesta “correcta” a esto, pero daré evidencia anecdótica para sugerir que fluye hacia un lado.

Cuando prepara café instantáneo con agua caliente y leche entera, entonces no lo beba de inmediato, a menudo forma una ‘piel’ en la superficie. Cuando bebes el café, la piel permanece (¡y si tienes bigote puede acumularse allí!), Lo que me lleva a sugerir que el flujo está por el costado. Por supuesto, la dinámica de los fluidos puede ser completamente diferente cuando hay una “piel” presente.