Simuler le vortex d'un ouragan dans une bouteille de 2 litres est une expérience directe et simple à la maison ou en classe. Avec une petite bande, des tuyaux en plastique dur et d'autres matériaux peu coûteux, vous pouvez construire un projet scientifique amusant et réutilisable qui illustre les lois naturelles derrière les tourbillons, les phénomènes physiques qui caractérisent les ouragans et les tornades.
La formation d'un le vortex dans une bouteille se produit lorsque des forces centripètes et centrifuges sont appliquées à un système avec des densités variables, dans ce cas la différence de densité entre l'air et l'eau. Dans la nature, des tourbillons se forment lorsqu'un système de temps humide entre en collision avec de l'air sec. Dans les deux systèmes, la différence de densité alimente la formation de vortex.
Rincez les bouteilles et enlevez autant d'étiquettes extérieures que possible. Faire tremper les bouteilles dans de l'eau chaude vous aidera à décoller les étiquettes plus complètement.
••• Tara Novak /Demand Media
Remplissez l'une des bouteilles avec 750 ml d'eau froide. L'eau devrait remplir environ les trois quarts de la bouteille; plus d'eau rendra plus difficile la création du vortex tandis que moins d'eau raccourcira sa durée.
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Retournez la deuxième bouteille à l'envers et placez-la sur la bouteille remplie. À l'aide d'une colle forte, fixez les deux ouvertures de bouteille ensemble pour créer un joint étanche. Laissez la colle durcir.
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Coupez le ruban adhésif à la bonne taille et appliquez généreusement autour du joint de connexion pour terminer l'étanchéité.
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Créez le vortex en retournant les bouteilles et en tournant la bouteille supérieure (remplie d'eau) dans le sens horaire ou antihoraire rapide. Cette action crée une force centripète, dirigée vers le centre de la bouteille, qui pousse l'eau et l'air vers l'extérieur. Parce que l'air est moins dense que l'eau, l'air est coincé au milieu, provoquant la formation du vortex. La force centrifuge, parfois appelée force d'inertie dans la mécanique newtonienne, pousse l'air au centre à pousser contre l'eau à l'extérieur. Plus le bas du vortex est bas, plus cette force augmente, c'est pourquoi l'eau coule plus vite au fond de la bouteille qu'en haut.
Il est important de noter que les deux bouteilles contiennent de la substance: la bouteille sur le le fond est rempli d'air, ce qui veut naturellement déplacer l'eau plus dense au sommet. Si vous ne faites pas tourner la bouteille supérieure, l'eau et l'air rivalisent maladroitement pour se déplacer (formant des bulles). Faire tourner la bouteille supérieure crée une meilleure voie pour la circulation de l'air, entraînant la formation de vortex et un drainage plus rapide de l'eau.
Conseils
Le renforcement du joint entre les bouteilles augmenter la longévité de l'expérience et la rendre plus facile à utiliser pour les enfants. Un moyen simple de le faire consiste à acheter une courte longueur de tuyaux en PVC dans une quincaillerie locale. La tuyauterie en PVC est bon marché et durable et, selon son diamètre, peut être placée à l'intérieur ou à l'extérieur des ouvertures de la bouteille.
L'amélioration de l'effet visuel du vortex le rendra plus intéressant et informatif. Cela peut être réalisé en découpant de petits morceaux de l'étiquette de la bouteille et en les ajoutant à l'eau à l'étape 2. Au fur et à mesure que l'eau se vide, les glissières se déplaceront plus rapidement près du fond du vortex, illustrant ainsi la force centrifuge. De l'huile de lampe colorée ou tout liquide coloré moins dense que l'eau peut également être ajouté à l'étape 2 pour créer un vortex coloré. Cela rendra le vortex plus prononcé visuellement et pourra également mieux illustrer les concepts associés à la densité.
