Simulering av orkanen hos en orkan i en 2-liters flaska är ett enkelt och enkelt hemma eller klassrums experiment. Med lite tejp, lite hård plaströr och annat billigt material kan du bygga ett roligt och återanvändbart vetenskapsprojekt som illustrerar de naturliga lagarna bakom vortices, de fysiska fenomenen som karakteriserar orkaner och tornados.

Bildandet av en virvel i en flaska resulterar när centripetala och centrifugalkrafter appliceras på ett system med varierande densiteter, i detta fall skillnaden i densitet mellan luft och vatten. I naturen bildar vortices när ett vått väder system kolliderar med torr luft. I båda systemen driver skillnaden i densitet vortexbildningen.

Skölj ut flaskorna och ta bort så mycket av de yttre etiketterna som möjligt. Blötläggning av flaskorna i varmt vatten hjälper dig att avlägsna etiketterna mer fullständigt.

Fyll en av flaskorna med 750 ml kallt vatten. Vattnet ska fylla ungefär tre fjärdedelar av flaskan; mer vatten kommer att göra det svårare att skapa virveln medan mindre vatten kommer att förkorta dess varaktighet.

Vänd den andra flaskan upp och ner och placera den på toppen av den fyllda flaskan. Använd ett starkt lim, fäst de två flasköppningarna för att skapa en vattentät tätning. Låt limet sättas.

Klipp kanalbandet i storlek och applicera liberalt runt anslutningsfogen för att slutföra tätningen.

Skapa virveln genom att vända flaskorna över och rotera toppen (vatten fylld) flaska i snabb takt eller motursriktning. Denna åtgärd skapar centripetalkraft, riktade mot mitten av flaskan, som trycker vattnet och luften på utsidan. Eftersom luften är mindre tät än vatten, kommer luften att pressas in i mitten och orsaka att virveln bildas. Centrifugalkraft, som ibland kallas tröghetskraften i newtonisk mekanik, får luften i mitten att skjuta mot vattnet på utsidan. Ju längre ner vortexen desto större blir denna kraft, varför vattnet strömmar snabbare på botten av flaskan än på toppen.

Det är viktigt att notera att båda flaskorna innehåller substans: flaskan på Botten är fylld med luft, som naturligtvis vill förskjuta det tätare vattnet på toppen. Om du inte spinner den övre flaskan, konkurrerar vattnet och luften klumpigt om att förskjuta varandra (bildande bubblor). Spinning den övre flaskan skapar en bättre aveny för luftflödet, vilket resulterar i virvelbildning och snabbare vattendränering.

TL; DR (för länge, läste inte)

Förstärkning av fogen mellan flaskor ökar experimentets livslängd och underlättar för barn att använda. Ett enkelt sätt att göra det är att köpa en kort längd av PVC-rörledning från en lokal maskinvaruhandel. PVC-rör är billigt och slitstarkt och kan, beroende på diameteren, placeras antingen inuti eller utanför flasköppningarna.

Förhöjning av vortexens visuella effekt gör det mer intressant och informativt. Detta kan uppnås genom att skära upp små bitar av flaskans etikett och lägga dem i vattnet i steg 2. När vattnet tömms, kommer glidarna att röra sig snabbare nära vortexens botten, vilket illustrerar centrifugalkraften. Färgad lampolja, eller någon färgad vätska mindre tät än vatten, kan också tillsättas i steg 2 för att skapa en färgad virvel. Detta gör vortexen mer visuellt uttalad och kan också bättre illustrera de begrepp som är förknippade med densitet.