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Bottiglie, bolle e rotture
Un popolare trucco da festa è riempire una bottiglia di vetro con acqua e colpire la parte superiore della bottiglia con una mano aperta, causando la rottura del fondo della bottiglia, affermano David Jesse Daily e amici della Brigham Young University a Provo, nello Utah.
Le bottiglie si rompono solo quando vengono riempite con acqua naturale e non quando vengono riempite con la bevanda gassata o quando sono vuote. La domanda è: perché?
Oggi, questi ragazzi rivelano esattamente come avviene questo processo in un interessante video per la competizione Gallery of Fluid Motion di quest'anno, un evento annuale gestito dalla Fluid Dynamics Division dell'American Physical Society ( download ad alta risoluzione o download a bassa risoluzione ).
Questi ragazzi prima misurano l'istante in cui la bottiglia si rompe e dicono che questo non coincide con l'istante in cui viene colpita la bottiglia.
Invece, usano riprese video ad alta velocità per mostrare che l'impatto della mano fa accelerare la bottiglia verso il basso e questo crea una regione di bassa pressione sul fondo del liquido.
Se l'accelerazione è sufficientemente grande, la pressione scende al di sotto della tensione di vapore e il fluido vaporizza formando delle bolle. Questo è un processo ben noto noto come cavitazione.
Non appena la pressione torna alla normalità, le bolle collassano. Ma, curiosamente, questo crollo si verifica a una velocità dieci volte maggiore rispetto alla formazione di bolle. Produce anche forze istantanee molto più concentrate di quelle che hanno prodotto l'accelerazione.
Sono queste forze che rompono la bottiglia.
Daily e co continuano a dimostrare che questo processo non funziona quando la bottiglia è piena di acqua gassata. Il motivo è semplice. L'impatto della mano provoca la formazione di bolle come prima, ma invece di collassare, le bolle si riempiono di anidride carbonica e galleggiano via.
Allo stesso modo, l'effetto non funziona con una bottiglia vuota perché le bolle non possono formarsi affatto.
Quindi ora lo sai.
E la morale di questa storia? Evita le feste degli studenti universitari nello Utah.
Rif: arxiv.org/abs/1210.3764 : Cracking catastrofico per gentile concessione di cavitazione quiescente