Viacerí vieme, že ak chceme fľašu rýchlo vyprázdniť, máme jej obsah silno roztočiť, aby sa v nej vytvoril vír. Keď sa však niekedy budeme zúčastňovať súťaže v rýchlom vyprázdňovaní fľaše, záverečná časť s malým množstvom vody nás zrejme pripraví o pár sekúnd, preto treba vír v správnom momente skombinovať so stlačením fľaše.
Videonávod tohto experimentu, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Pomôcky
Dve priehľadné plastové fľaše, dva vrchnáky, nožík, izolačná páska
Postup
Do vrchnákov v strede urobíme dierky s priemerom 7 – 8 mm. Vrchnáky zlepíme dokopy izolačnou páskou. Do jednej fľaše napustíme vodu a druhú necháme prázdnu. Fľaše spojíme zlepenými vrchnákmi.
Realizácia
Keď otočíme sústavu tak, aby vrchná fľaša bola plná vody, uvidíme, že voda nepreteká z hornej fľaše do dolnej, ako by sme očakávali. Dole prepadne nanajvýš pár kvapiek. Roztočíme vodu v sústave fliaš v protismere hodinových ručičiek.
Pozorovanie
Voda začne pretekať z hornej fľaše do dolnej vo víre a vzduch prechádza zo spodnej fľaše do vrchnej tiež vo víre bubliniek.
Vysvetlenie
Prečo voda nepreteká z hornej fľaše dole sama od seba? Prečo treba roztočiť obsah fľaše v protismere hodinových ručičiek? Keď sme správne nastavili veľkosť otvoru vo vrchnákoch, voda z vrchnej fľaše nám do spodnej nepreteká z dôvodu povrchového napätia vody. To spôsobuje, že sa povrchová vrstva kvapaliny správa ako elastická blana. Tento jav umožňuje hmyzu, ako je napríklad vodný pavúk, pohybovať sa po povrchu vody. Na povrchu vody v pohári dokonca vieme umiestniť centovú mincu tak, aby nespadla na jeho dno. Povrchové napätie spôsobuje aj tzv. kapilárne javy, čo je vzlínanie vody v malých dutinkách, napríklad špongie. Takže medzi vodou v hornej fľaši a vzduchom dolnej fľaše je táto blana vytvorená povrchovým napätím a tá zabraňuje vode v tom, aby plynule pretiekla dole. Keby sme vo vrchnákoch urobili väčší otvor, voda by s bublaním pretiekla dole.
Ak nám voda nepreteká, je to presne ten efekt, ktorý sme chceli docieliť. Teraz stačí roztočiť obsah súpravy v protismere hodinových ručičiek a pozorovať, čo sa zmení. Uprostred vodného tornáda sa vytvorí akási cesta pre vzduchové bubliny. Točením sa naruší blana medzi vodou a vzduchom. Ak sa voda prestane točiť alebo sa točí slabo, voda znova nepreteká. Roztočiť vodu sa dá aj v smere hodinových ručičiek, no malo by to ísť trochu ťažšie. Spôsobuje to Coriolisova sila, čo je fiktívna sila pôsobiaca na objekty v rotujúcej sústave. Napríklad oblaky na severnej pologuli sa točia v protismere hodinových ručičiek a na južnej pologuli v smere hodinových ručičiek, čo vidíme na snímkach Zeme z vesmíru.
Vypúšťanie vody z umývadla
Pri vypúšťaní vody z umývadla si môžete všimnúť, že sa vytvorí vír, ktorý sa na severnej pologuli točí v protismere hodinových ručičiek a na južnej v smere hodinových ručičiek. V 60. rokoch 20. storočia boli realizované experimenty, ktoré ukazovali, že Coriolisova sila nie je jediným rozhodujúcim faktorom určujúcim smer otáčania víru. A aj náš vír vo fľaši, hoci sme na severnej pologuli, vieme roztočiť aj v smere hodinových ručičiek. To, ktorým smerom sa teda vír točí, môže byť ovplyvnené aj spôsobom napúšťania vody do umývadla a dokonca aj vyťahovaním zátky z umývadla. Pravdou však zostáva, že ak nejdeme proti Coriolisovej sile, tak sa nám pokus darí trochu ľahšie.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
