E se un bicchiere d’acqua fosse, all’improvviso, letteralmente mezzo vuoto?
—Vittorio Iacovella
Il pessimista ha probabilmente più ragione su come va a finire rispetto all’ottimista.
Quando le persone dicono “bicchiere mezzo vuoto”, di solito significano qualcosa come un bicchiere contenente parti uguali di acqua e aria:
Tradizionalmente, l’ottimista vede il bicchiere mezzo pieno mentre thepessimist lo vede mezzo vuoto. Questo ha generato uno zillion di jokevarianti—ad esempio,, l’ingegnere vede un bicchiere che è due volte più grande di quanto necessariper essere, il surrealista vede una giraffa che mangia una cravatta,ecc.
Ma cosa succede se la metà vuota del bicchiere fosse effettivamente vuota—un vuoto?(Anche un vuoto probabilmente non è veramente vuoto, ma questa è una domanda per la semantica diquantum.)
Il vuoto non durerebbe sicuramente a lungo. Ma esattamente ciò che accadedipende da una domanda chiave che nessuno di solito si preoccupa di chiedere: qualela metà è vuota?
Per il nostro scenario, immagineremo tre diversi bicchieri semivuoti, eseguire ciò che accade a loro microsecondo per microsecondo.,
Nel mezzo c’è il tradizionale bicchiere aria / acqua. Sulla destra è aglass come quello tradizionale, tranne che l’aria è sostituita da un vuoto.Il bicchiere a sinistra è mezzo pieno d’acqua e mezzo vuoto—ma è la metà inferiore che è vuota.
Immaginiamo che i vuoti appaiano al tempo t = 0.
Per la prima manciata di microsecondi, non succede nulla. Su questa scala, anche le molecole d’aria sono quasi stazionarie.,
Per la maggior parte, le molecole d’aria si muovono a velocità di pochi metri al secondo. Ma in un dato momento, alcuni capita di esseremovendo più velocemente di altri. I pochi più veloci si muovono a oltre 1000 metri al secondo. Questi sono i primi ad andare alla deriva nel vuoto nelvetro a destra.
Il vuoto a sinistra è circondato da barriere, quindi le molecole d’aria possono facilmente entrare. L’acqua, essendo un liquido, non si espande per riempire il vuoto allo stesso modo dell’aria., Tuttavia, nel vuoto degli occhiali, inizia a bollire, versando lentamente vapore acqueo nello spazio vuoto.
Mentre l’acqua sulla superficie in entrambi i bicchieri inizia a bollire via, inthe vetro a destra, l’aria che scorre in ferma prima di esso reallygets andare. Il vetro a sinistra continua a riempirsi di un molto deboleuna quantità di vapore acqueo.
Dopo alcune centinaia di microsecondi, l’aria che scorre nel vetro sulla destra riempie completamente il vuoto e si infila nella superficie dell’acqua, inviando un’onda di pressione attraverso il liquido., I lati delvetro si gonfiano leggermente, ma contengono la pressione e non si rompono. Ashockwave riverbera attraverso l’acqua e di nuovo in aria, joiningthe turbolenza già lì.
L’onda d’urto del collasso del vuoto impiega circa un millisecondo per diffondersi attraverso gli altri due occhiali. Il vetro e l’acqua si flettonoleggermente mentre l’onda li attraversa. In pochi millisecondi, essoraggiunge le orecchie degli umani come un forte botto.
In questo periodo, il vetro a sinistra inizia a sollevarsi visibilmente nell’aria.,
La pressione dell’aria sta cercando di spremere il vetro e l’acqua insieme. Questa è la forza che pensiamo come aspirazione. Il vuoto a destra non durava abbastanza a lungo perché l’aspirazione sollevasse il vetro, ma poiché l’aria non può entrare nel vuoto a sinistra, il vetro e l’acqua iniziano a scorrere l’un l’altro.
L’acqua bollente ha riempito il vuoto con una quantità molto piccola di vapore acqueo. Man mano che lo spazio diventa più piccolo, l’accumulo di vapore acqueaumenta lentamente la pressione sulla superficie dell’acqua., Alla fine, thiswill rallentare l’ebollizione, proprio come una maggiore pressione dell’aria sarebbe.
Tuttavia, il vetro e l’acqua si stanno muovendo troppo velocemente perché il vaporbuildup abbia importanza. Meno di dieci millisecondi dopo l’inizio dell’orologio,volano l’uno verso l’altro a diversi metri al secondo. Senza acushion di aria fra loro—soltanto alcuni ciuffi di vapore—l’acqua smacksinto il fondo del vetro come un martello.
L’acqua è quasi incomprimibile, quindi l’impatto non è distribuito—si presenta come un singolo shock acuto., La forza momentanea sul vetro èimmenso, e si rompe.
Questo effetto “colpo d’ariete” (che è anche responsabile per il “clunk”a volte si sente in vecchio impianto idraulico quando si spegne il rubinetto) può beseen nel trucco partito ben noto (registrato su Mythbusters, analizzati inphysics classi, e dimostrato in innumerevoli dormitori degli studenti) ofsmacking la parte superiore di una bottiglia di vetro per soffiare fuori thebottom.
Quando la bottiglia viene colpita, viene spinta improvvisamente verso il basso. Il liquidinside non risponde immediatamente all’aspirazione (pressione dell’aria)—molto simile nel nostro scenario—e si apre brevemente uno spazio., Si tratta di un piccolo vuoto—afew frazioni di un pollice di spessore-ma quando si chiude, lo shock rompe thebottom della bottiglia.
Nella nostra situazione, le forze sarebbero più che sufficienti per distruggere anchei bicchieri più pesanti.
Il fondo viene portato verso il basso dall’acqua e thunks contro thetable. L’acqua spruzza intorno ad esso, spruzzando goccioline e frammenti di vetroin tutte le direzioni.
Nel frattempo, la porzione superiore staccata del vetro continua a salire.
Dopo mezzo secondo, gli osservatori, sentendo un pop, hanno iniziato a sussultare.,Le loro teste si sollevano involontariamente per seguire il movimento in aumento delvetro.
Il vetro ha appena sufficiente velocità per sbattere contro il soffitto, rompendoin frammenti fragments
which che, il loro slancio ora speso, tornano al tavolo.
La lezione: Se l’ottimista dice che il bicchiere è mezzo pieno, e thepessimist dice che il bicchiere è mezzo vuoto, il fisico anatre.
