Kvapalina “v beztiažovom stave”

V tomto experimente sa pokúsime nasimulovať podmienky beztiažového stavu. Budeme skúmať, aký tvar kvapalina (konkrétne olej) zaujme a iné zaujímavé vlastnosti.

Pomôcky: olivový olej, voda, lieh, nádoba vhodného tvaru

Postup: Keďže olej pláva na hladine vody (má menšiu hustotu ako voda) a súčasne klesá v liehu na dno (má väčšiu hustotu), vytvorením vhodnej zmesi vody a liehu dosiahneme, že olej sa v nej bude znášať. Inými slovami veľkosť tiažovej sily pôsobiacej nadol sa vyrovná veľkosti vztlakovej sily pôsobiacej nahor. Tým dosiahneme akýsi beztiažový stav. Na obežnej dráhe však namiesto vztlakovej sily pôsobí proti gravitačnej sile odstredivá sila.

Základnou vlastnosťou všetkých kvapalín je, že zaujímajú spravidla taký tvar, aby pri danom objeme mali najmenší povrch. Z geometrických útvarov túto vlastnosť spĺňa guľa. Z fyzikálneho hľadiska je príčinnou toho povrchové napätie, ktoré zmenšuje povrch. Pod vplyvom tiaže však nadobúda voda tvar nádoby a pri rozliati tenkú vrstvu.

Povrchové napätie je zodpovedné i za tzv. kapilárne javy: depresiu a eleváciu. Vďaka tomu dochádza k vzlínaniu, napr. pri vyliatí vody môžeme utierkou vysať veľké množstvo vody. V prírode je vzlínavosť dôležitá pri distribúcii vody v riasach, nižších a vyšších rastlinách.

Vráťme sa však k pôvodnému pokusu. Do homogénnej zmesi vody a liehu opatrne nalejeme olej. Po vytvorení olejovej gule sa môžeme odhodlať na ďalší experiment. Opatrne cez ňu prestrčíme tenkú drevenú tyčku s dreveným diskom uprostred. Pri pomalom otáčaní tyčky sa začne otáčať i olejová guľka. Vplyvom odstredivej sily sa časom sploští a pri prekročení kritickej uhlovej rýchlosti sa od nej odtrhnú v „rovníkovej oblasti“ ďalšie menšie guľky, čím sa vytvoria akési mesiačiky.

Prajeme vám príjemnú zábavu!

Použitá literatúra:

  • Pereľman, J.I.: Zábavná fyzika. Perfekt, 2008.
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid