Ce se întâmplă dacă un pahar de apă devine brusc pe jumătate gol?
Pesimistii ar putea fi mai corecti decat optimistii. Când oamenii spun că "un pahar este pe jumătate gol", înseamnă de obicei că paharul conține părți egale de apă și de aer:
Un optimist și un pesimist stau la o masă cu un geam jumătate plin sau jumătate gol între ele. Optimistul crede: "Oh-oh-oh! Vodicka! Pun pariu vom bea „în timp ce un pesimist gândit:“ Când beau apă am amâna moartea mea, dar nu-l împiedică ".
De obicei, optimiștii văd un pahar pe jumătate plin, când pesimistii îl văd ca pe jumătate goi. Acest lucru a dat naștere la multe glume, de exemplu: inginerul vede un geam de două ori mai mare decât este necesar; suprarealistul vede o girafă care mănâncă o cravată etc.
Dar dacă jumătatea goală este cu adevărat goală - un vid. (Deși chiar și un vid nu este gol pentru real, dar aceasta este o întrebare pentru fizica cuantică.)
Vacuumul nu va dura mult. Dar ce se va întâmpla exact depinde de răspunsul la întrebare, care de obicei nimeni nu întreabă: "Care jumătate este goală?"
Imaginați-vă trei diferite ochelari jumătate goale și urmăriți microsecundul pentru o microsecundă, ce se va întâmpla cu ei.
Trei pahare jumătate goale de apă.
În mijloc se află o sticlă tradițională cu aer și apă. Pe partea dreaptă este un pahar similar cu cel obișnuit, doar în loc de aer - un vid. Paharul din stânga este pe jumătate plin cu apă și jumătate gol, dar partea inferioară este goală.
Imaginați-vă vacuumul la origine, t = 0.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 0.
În primele câteva nanosecunde nu se va întâmpla nimic. În acest timp, chiar și moleculele aproape nu se mișcă.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 50 ns.
Moleculele de aer fluctuează la o viteză de câteva sute de metri pe secundă. Cu toate acestea, unii dintre ei se mișcă mai repede decât alții. Cea mai rapidă mișcare la o viteză de aproximativ 1000 de metri pe secundă. Ei sunt primii care pătrund în vid în paharul din dreapta.
Vacuumul din sticla din stânga este înconjurat de bariere, astfel încât moleculele de aer nu pot intra rapid. Apa într-o stare lichidă nu are tendința de a ocupa un volum accesibil, așa cum face aerul. Cu toate acestea, din cauza vidului din sticlă, apa începe să fiarbă, iar vaporii de apă încep încet să pătrundă în spațiul gol.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 150 ns.
În timp ce suprafața apei din ambele ochelari începe să fiarbă, în geamul din aerul din dreapta se sparge. Paharul din stânga continuă să se umple cu mici picături de apă.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 400 ns.
După o pereche de microsecunde în geamul din dreapta, aerul care se rupe va umple complet vacuumul și va crea un val de șoc în lichid. Pereții sticlei vor începe să vibreze ușor, dar sunt suficient de puternici și nu se vor rupe, în timp ce vor suporta vibrațiile. Unda de șoc va fi reflectată din apă și va reveni în sus, contribuind la fluxurile de turbulențe care au apărut acolo.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 1 ms.
Acțiunea undelor de șoc de la colapsul de vid va dura aproximativ o milisecundă, este suficient să se răspândească la celelalte două pahare din stânga. Paharul și apa ușor se îndoașă pe măsură ce trece valul prin ele. În câteva milisecunde, valul va ajunge la urechea umană și vom auzi o bâlbâială puternică.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 2 ms.
În același timp, sticla din stânga începe să crească considerabil în aer.
Presiunea atmosferică presează ambele pe sticlă și pe apă la fel. Aceasta este forța pe care o considerăm a fi puterea de absorbție. Vidul de pe dreapta nu are loc pentru o lungă perioadă de timp, astfel încât efectul de aspirație nu este suficient pentru a ridica un pahar, ci pentru că aerul nu poate pătrunde în vidul lăsat în sticlă, un pahar de apă și să înceapă să se târască unul față de celălalt.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 5 ms.
Apa fierbinte umple vidul cu o cantitate foarte mică de vapori de apă. Spațiul de vid devine mai mic, creșterea cantității de vapori de apă crește încet presiunea pe suprafața apei. În cele din urmă, acest lucru va opri procesul de fierbere, la fel cum va face o presiune atmosferică mai mare.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 8 ms.
Paharul și apa se deplasează prea repede pentru a forma abur. Mai puțin de 10 milisecunde după numărătoarea inversă, ei zboară una spre alta la o viteză de câțiva metri pe secundă. Fără amortizarea aerului între ele - deoarece există doar câteva picături de vapori de apă - apa atinge fundul paharului ca un ciocan.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 10 ms.
Apa nu compreseaza cu adevarat bine, asa ca dupa o ciocnire nu se va varsa, ci va crea un val de soc. Forța loviturii va fi atât de mare încât sticla se rupe.
Un astfel de șoc hidraulic (de aceeași natură ca și cea a unui zgomot surd, care poate fi auzit în conducta de apă vechi la închiderea macaralei) este adesea folosit truc pentru partidele: reprodus în „Mythbusters“ învățat lecțiile de fizică și a demonstrat în nenumărate cămin studențesc - când au lovit gâtul sticlei pentru ao sufla din fund.
Când lovesc sticla, se prăbușește foarte repede. Fluidul din interior nu reacționează instantaneu la presiunea mărită, la fel ca în cazul nostru, și există un spațiu între apă și fund. Acesta este un decalaj foarte subțire într-o fracțiune de centimetru, dar când se prăbușește, lovitura bate la partea de jos a sticlei.
În cazul nostru, aceste forțe vor fi suficient de mari pentru a sparge chiar și cele mai solide pahare.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 20 ms.
Partea de jos coboară cu apă și se prăbușește pe masă. Apa stropeste apa si bucati de sticla se imprastie in toate directiile. Iar partea superioară ruptă continuă să crească.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 500 ms. Panoramică a mesei cu o gândire optimistă: "Cool" și un pesimist gândindu-se: "Oh nu!"
O jumătate de secundă de la începutul numărătoarea inversă, observatorii, auzind o bâlbâială ascuțită, începeți. Capul lor urmează involuntar paharul în creștere.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 1 s, cel de-al treilea sticlă a fost rupt în bucăți mici.
Paharul câștigă suficientă viteză pentru a sparge tavanul în bucăți mici ...
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 1,5 s, al treilea pahar reprezintă acum o grămadă de cioburi care coboară de sus.
... care se întorc acum la masă.
Trei pahare jumătate goale de apă. Timpul t = 10 s, a treia cioburile săpate în fața unui optimist ( „pahar gratuit!“) Și pesimiști ( „aaaaaa!“).
Concluzie: dacă optimist spune că paharul este pe jumătate plin și un pesimist, paharul este pe jumătate gol - un fizician ascunde sub masă.
Optimistul de sticlă toarnă apă de la un pahar jumătate gol în altul. Scaunul pesimist este gol.
