Hvilket fysikprincip forklarer, hvorfor en vandsprinkler snurrer?

Når vandet løber ud af sprinklerhullerne, udøver vandet en kraft på hullerne. Denne kraft skaber et drejningsmoment, som får sprinkleren til at spinde. Sprinklerens spin bevarer vinkelmomentet, hvilket betyder, at det samlede vinkelmoment af vandet, før det forlader hullerne, er lig med sprinklerens samlede vinkelmoment, efter at vandet har forladt hullerne.

Matematisk kan bevarelsen af ​​vinkelmomentum udtrykkes som:

```

Iω1 =Iω2

```

hvor:

* I er inertimomentet for sprinkleren

* ω1 er den indledende vinkelhastighed af vandet, før det forlader hullerne

* ω2 er den endelige vinkelhastighed for sprinkleren, efter at vandet har forladt hullerne

Et roterende objekts inertimoment er et mål for, hvor svært det er at ændre dets vinkelhastighed. Jo større inertimomentet er, jo sværere er det at ændre vinkelhastigheden.

I tilfælde af en sprinkler bestemmes inertimomentet af sprinklerens masse og massefordeling. Jo tungere sprinkleren er, og jo længere massen er fordelt fra rotationscentret, jo større vil inertimomentet være.

Vandets begyndelsesvinkelhastighed, før det forlader hullerne, bestemmes af trykket af vandet, der strømmer gennem sprinkleren. Jo større trykket er, jo højere vil startvinkelhastigheden være.

Den endelige vinkelhastighed af sprinkleren, efter at vandet har forladt hullerne, bestemmes af bevarelsen af ​​vinkelmomentum. Jo større vandets begyndelsesvinkelhastighed, og jo større inertimomentet for sprinkleren, jo lavere vil sprinklerens endelige vinkelhastighed være.

Sammenfattende er fysikprincippet, der forklarer, hvorfor en vandsprinkler spinner, bevarelsen af ​​vinkelmomentum. Vandet, der strømmer ud af hullerne, skaber et drejningsmoment, som får sprinkleren til at snurre. Sprinklerens spin bevarer vinkelmomentet, hvilket betyder, at det samlede vinkelmoment af vandet, før det forlader hullerne, er lig med sprinklerens samlede vinkelmoment, efter at vandet har forladt hullerne.