Hai trọng tâm vật lý

23

Hai trọng tâm vật lý

Bạn lấy một ống thủy tinh có đầu giống như pipet và đưa cho khán giả xem. Mặt khác, lấy một cốc nước ở cạnh trên và cũng đưa nó ra. Đặt đầu mở rộng của ống vào ly và đợi cho đến khi nước chảy vào. Sau đó, bạn dùng ngón tay đóng lỗ trên cùng của ống và lấy nó ra khỏi kính.

Đồng thời, người xem phát hiện ra bọt khí hình thành ở lỗ trên ống (Hình 1). Chúng lớn lên, tách ra khỏi thành và nhô lên bên trong ống. Nhưng nước không đổ ra khỏi ống!

Sau đó, mở lỗ trên cùng của ống, bạn đổ nước trở lại vào ly, vẫy cái ống rỗng trước mặt vài lần rồi hút nước từ ly vào ống. Sau khi dùng ngón tay bịt lỗ trên cùng của ống, bạn nhanh chóng lấy nó ra khỏi kính và lật úp lại (Hình 2) - một đài phun nước cực mạnh sẽ xuất hiện từ ống lên độ cao hơn một mét.

Bí mật của những chiêu trò này có lẽ sẽ không bao giờ được tiết lộ. Và rất đơn giản: trong cốc có nước được đun nóng đến 80-90°C, trong khi ống có nhiệt độ phòng khoảng 20°C. Hãy cố gắng tự mình tìm ra mẹo đầu tiên và chúng tôi sẽ giúp bạn giải thích mẹo thứ hai.

Khi nước nóng đi vào ống từ thủy tinh, không khí ở đầu ống (do tính dẫn nhiệt phẳng của nó) thực tế có nhiệt độ phòng. Sau khi bạn dùng ngón tay đóng lỗ trên cùng của ống và lật ống lại, nước nóng bắt đầu chảy xuống thành ống, nhanh chóng làm nóng không khí. Áp suất không khí trong ống quay trở lại và không khí giãn nở bị “thả ra ngoài” qua lỗ hẹp của ống, không kịp rơi xuống cơ thể dưới dạng đài phun nước.

Trong thử nghiệm, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng ống thủy tinh có đường kính 8-12 mm và chiều dài 30-40 cm, lỗ nhỏ có đường kính khoảng 1 mm. Trong khoảng thời gian giữa các thủ thuật, ống phải được làm mát đúng cách (thậm chí bạn có thể thổi vào ống), vì chiều cao của đài phun phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và nước thu được trong ống. Lượng nước tối ưu được hút vào ống thay đổi từ thể tích ống $1/4$ đến $1/3$ và có thể dễ dàng lựa chọn bằng thực nghiệm.