Co když byla sklenice vody najednou doslova poloprázdná?
—Vittorio Iacovella
pesimista má pravděpodobně větší pravdu o tom, jak se to ukáže než theoptimista.
Když lidé říkají, že „sklenice poloprázdná“, mají obvykle na mysli něco jako sklo obsahující stejné díly vody a vzduchu:
Tradičně, optimista vidí sklenici jako napůl plnou, zatímco thepessimist ji vidí jako z poloviny prázdná. To plodil zillion jokevariants-např.,, inženýr vidí sklenici, která je dvakrát tak velká,jak potřebujebýt, surrealista vidí žirafu, která jí kravatu atd.
ale co když prázdná polovina skla byla skutečně prázdná-vakuum?(Dokonce ani vakuum není skutečně prázdné, ale to je otázka pro sémantiku quantum.)
vakuum by rozhodně netrvalo dlouho. Ale přesně to, co se stanezávisí na klíčové otázce, kterou se nikdo obvykle neobtěžuje zeptat: Kterápolovina je prázdná?
Pro náš scénář, budeme představit tři různé poloprázdné skleničky, andfollow co se s nimi stane mikrosekundy tím, že mikrosekundu.,
uprostřed je tradiční sklo vzduch / voda. Na pravé straně je aglass jako tradiční, s výjimkou vzduchu je nahrazen vakuem.Sklenice nalevo je napůl plná vody a napůl prázdná – ale je to druhá polovina, která je prázdná.
představíme si, že vysavače se objeví v čase t=0.
pro první hrst mikrosekund se nic nestane. Na tomto místě jsou i molekuly vzduchu téměř stacionární.,
molekuly vzduchu se většinou pohybují rychlostí několika metrů za sekundu. Ale v daném okamžiku se někteří stávají rychlejšími než ostatní. Těch nejrychlejších se pohybuje rychlostí přes 1000 metrů za sekundu. Jedná se o první, kdo se unáší do vakua vsklo vpravo.
vakuum na levé straně je obklopeno bariérami, takže molekuly vzduchu mohou ‚ teasily dostat dovnitř. Voda, která je kapalinou, se nerozšiřuje, aby naplnila vakuum stejným způsobem jako vzduch., Ve vakuu sklenic se však začne vařit a pomalu vypouští vodní páru do prázdného prostoru.
Zatímco voda na povrchu v obou sklenic začne vařit pryč, ve sklenici, na pravé straně, vzduch řítí, zastaví dříve, než to reallygets. Sklo vlevo se stále naplňuje velmi slabýmseznam vodní páry.
Po pár set mikrosekund, vzduch se řítí do skla se na to z druhé vyplňuje vakuum zcela a beranů do povrchu vody, vysílá tlakové vlny v kapalině., Strany sklolaminátu mírně vyčnívají, ale obsahují tlak a nerozbijí se. Ashockwave se ozývá vodou a zpět do vzduchu a připojuje se k turbulencím, které již existují.
tlaková vlna z vakua kolaps trvá asi milisekundu znovu rozšiřovat prostřednictvím dalších dvou sklenic. Sklo a voda se ohýbajímírně, když jimi prochází vlna. Za pár milisekund, onadosahuje uši lidí jako hlasitý třesk.
kolem této doby se sklo vlevo začne viditelně zvedat do vzduchu.,
tlak vzduchu se snaží stlačit sklo a vodu dohromady. To je síla, kterou považujeme za sání. Vysavač na přímo neřekla lastlong dost pro sací zvednout sklenici, ale protože vzduch nemůže mysli vakuum na levé, sklo a voda začne slidetoward navzájem.
vroucí voda naplnila vakuum velmi malým množstvímvodní páry. Jak se prostor zmenšuje, nahromadění vodních parpomalu zvyšuje tlak na vodní hladinu., Nakonec to zpomalí varu, stejně jako vyšší tlak vzduchu.
sklo a voda se však nyní pohybují příliš rychle, aby na vaporbuildup záleželo. Méně než deset milisekund po spuštění hodin letí k sobě rychlostí několika metrů za sekundu. Bez acushion vzduchu mezi nimi—jen pár wisps páry—voda smacksindo spodní části skla jako kladivo.
voda je velmi téměř nestlačitelná, takže náraz není rozložen-vzniká jako jediný ostrý šok., Momentální síla na skle jeimenzivní a zlomí se.
Tento „vodní kladivo“ efekt (který je také zodpovědný za „ránu“jste někdy slyšel ve staré instalatérské, když vypnete kohoutek) může beseen v dobře-známý trik (zaznamenané na Mythbusters, analyzovat inphysics tříd, a prokázal v nesčetných studentských kolejích) ofsmacking horní části skleněné láhve sfouknout kdno.
když je láhev zasažena, je náhle tlačena dolů. Kapalina nereaguje na sání (tlak vzduchu) hned—podobně jako v našem scénáři—a mezera se krátce otevírá., Je to malé vakuové frakce o tloušťce palce-ale když se zavře, šok rozbije spodní část láhve.
v naší situaci by síly byly více než dost, aby zničily i ty nejtěžší sklenice na pití.
spodní se provádí směrem dolů u vody a thunks proti tabulky. Voda se kolem ní rozstřikuje, stříkající kapičky a skleněné střepy ve všech směrech.
mezitím oddělená horní část skla stále stoupá.
Po půl druhé, pozorovatelé, že slyší pop, začaly ustupovat.,Jejich hlavy se nedobrovolně zvedají, aby následovaly stoupající pohybsklo.
sklo má právě dostatečnou rychlost, aby bang proti stropu, breakinginto fragmenty…
… což, jejich hybnost teď strávil, vrátit se ke stolu.
lekce: pokud optimista říká, že sklo je napůl plné a thepessimist říká, že sklo je napůl prázdné, fyzik kachny.
