tornado u flaši eksperiment pokazuje kako zakoni fizike objašnjavaju pojave koje svakodnevno posmatramo. Kada razumemo sile, energiju, kretanje i talase, ono što deluje neobično postaje jasno i predvidivo.
Mali vrtlog koji ubrzava isticanje vode
Kada se dve spojene flaše sa vodom obrnu, voda može sporo klokotati. Ako se kružnim pokretom zavrti, nastaje levak sa vazdušnim jezgrom nalik minijaturnom tornadu i voda otiče mnogo urednije.
Fizičko objašnjenje
Početno kružno kretanje daje vodi ugaoni moment. Kako se voda približava osi, ugaona brzina raste. Pritisak je niži u središnjem delu vrtloga, pa se formira vazdušno jezgro. Vazduh kroz sredinu ulazi u gornju flašu, dok voda spiralno izlazi uz ivice otvora.
Ugaoni moment približno: L = I·ω; pritisak u tečnosti: p = p₀ + ρgh.
Veličine i jedinice:
L – ugaoni moment (kg·m²/s), I – moment inercije (kg·m²), ω – ugaona brzina (rad/s), p – pritisak (Pa), ρ – gustina (kg/m³).
Kako pojava nastaje – korak po korak
- Voda dobija kružno kretanje okretanjem spojenih flaša.
- Čestice se kreću spiralno i obrazuju vrtlog.
- U sredini nastaje vazdušni kanal niskog pritiska.
- Vazduh i voda mogu istovremeno da prolaze u suprotnim smerovima, pa voda ravnomernije otiče.
Primer iz prakse
Bez vrtloga voda zatvara otvor, pritisak u gornjoj flaši opada i mehurići vazduha povremeno prodiru nagore. Zato se čuje klokotanje i tok prekida.
Od čega zavisi rezultat?
Oblik zavisi od brzine početnog zavrtanja, količine vode, prečnika otvora, visine vodenog stuba, viskoznosti i zaptivenosti spoja.
Najčešća zabluda
Zabluda: Vrtlog usisava vodu naniže tajanstvenom silom u svom centru.
Tačno objašnjenje: Gravitacija pokreće isticanje, dok rotacija organizuje tok i omogućava vazduhu da prolazi kroz centralni kanal.
Bezbedan ogled ili posmatranje
Koristite dve plastične flaše, odgovarajući konektor ili spoj koji je napravila odrasla osoba, i radite iznad lavorа. Ne bušite čep nožem bez stručnog nadzora i ne koristite staklene flaše.
Povezivanje sa školskim gradivom
Eksperiment povezuje rotaciju, ugaoni moment, pritisak, gravitaciju, strujanje fluida, vrtloge i razmenu vazduha i vode.
Pitanja za proveru znanja
- Šta pokreće vodu naniže?
- Čemu služi vazdušno jezgro?
- Zašto voda bez vrtloga klokota?
Odgovori
1) Gravitacija i razlika pritisaka. 2) Omogućava vazduhu da ulazi u gornju flašu dok voda izlazi. 3) Voda povremeno zatvori otvor, pa vazduh ulazi u mehurićima.
Česta pitanja
Da li je ovo pravi tornado?
Ne. Oblik vrtloga je sličan, ali atmosferski tornado nastaje u mnogo složenijem sistemu oluje, temperature, vlage i vetra.
Zašto se levak sužava?
Raspodela brzine i pritiska oblikuje slobodnu površinu, a rotacija je najizraženija bliže osi.
Zaključak
Tornado u flaši je mali laboratorijski model vrtloga. Pokazuje kako rotacija, pritisak i potreba za razmenom vazduha mogu urediti tok vode.
Za dalje učenje pogledajte formule iz fizike i rešene zadatke na sajtu Fizičarenje.