by 
Το νερό δε χύνεται διότι ισορροπεί.
Οι δυνάμεις που δέχεται το νερό δηλαδή το βάρος του με φορά προς τα κάτω, η δύναμη από το χαρτί με φορά προς τα πάνω, η δύναμη από τον πυθμένα του ποτηριού…
Με άλλα λόγια το νερό δε χύνεται διότι υπάρχει το χαρτί και το εμποδίζει.
Όπως δε χύνεται και όταν το ποτήρι είναι “σωστά”.
Γράφαμε μαζί
Δεν είναι μόνο ανοχές του ενός τοιχώματος ( έμβολο ή τάπα ή …)
είναι και το γεγονός ότι καθώς αναποδογυρίζουμε οι πιέσεις έτσι και αλλιώς μεταβάλλονται ανάλογα με την θέση του δοχείου …βλέπεις εντός βαρυτικού πεδίου ο χώρος δεν είναι ισότροπος
Καλημέρα σε όλους τους συνομιλούντες!
Βλέπω ότι χθες βράδυ προχώρησε πολύ η συζήτηση. Κάποια στιγμή πήρε το μάτι μου τη διεύθυνση που έδωσε ο Γιάννης, οπότε σταμάτησα να παρακολουθώ αφού ξεκίνησα να μεταφέρω τα σχόλια της αντίστοιχης συζήτησης του 2012…
Οι ερμηνείες του κ. Τρικαλινού, αλλά και το βίντεο του Μήτσου, νομίζω ότι δεν σηκώνουν αντιρρήσεις.
Όμως προσωπικά θα προτιμούσα να ξεκαθαριστεί αρχικά το βασικό θεωρητικό μέρος του προβλήματος, πριν περάσουμε στο πρακτικό πρόβλημα και στην παρουσία του αέρα και την εμπλοκή του στο πρόβλημα.
Αν έχουμε ένα κυλινδρικό δοχείο, γεμάτο με υγρό, όπου οι δυνάμεις συνάφειας με τα τοιχώματα ήταν μηδενικές και το αντιστρέφαμε, με τον ιδανικότερο δυνατόν τρόπο, ώστε να εξασφαλιστεί ότι δεν θα παρεισφρήσει ο αέρας, το υγρό θα χυνόταν ή όχι;
Καλημέρα Διονύση.
Να απαντήσω δια της ατόπου απαγωγής
Αν χυθεί τότε πρέπει να βρούμε μια άλλη εξήσηση για το πείραμα του Torricelli.
Άρα όχι δεν χύνεται.
Χρησιμοποίησα το επιχείρημα που έδωσε ο Κυριακόπουλος και που είχα και εγώ παλιότερα επικαλεστεί.
Αρκεί να υπάρχει έστω μια μικρή στερεή επιφάνεια εφαπτόμενη στα χείλη που να εξασφαλίζει την διατήρηση της συνέχειας του όποιου υγρού .
Και ναι αναγκαστικά αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι αλλάζουν οι πιέσεις κατά την αναστροφή.
Ορίστε έκανα πρόβλεψη … Η γνώμη μου Διονύση είναι ότι δεν πρέπει να αρκεστούμε σε αυτό, για οποιοδήποτε υγρό. Πρέπει να το δούμε και πειραματικά και είναι δύσκολος ο έλεγχος όλων των παραμέτρων.
Να πω όμως μερικές ακόμη σκέψεις θεωρητικές.
Έστω ότι έχω ένα στερεό. Π.χ. μια Κιμωλία. Η συνοχή εξασφαλίζεται από δυνάμεις που μπορούν να περιγραφούν από ένα δυναμικό της γνωστής μορφής που απειρίζεται σε αποστάσεις μηδενικές και λαμβάνει μια ελάχιστη αρνητική τιμή σε αποστάσεις της τάξης του Αngstrom , ενώ τείνει ασυμπτωτικά στο μηδέν όταν οι αποστάσεις γίνονται πολύ μεγάλες. Αν ασκηθούν δυνάμεις ελκτικές ή απωστικές στα δυο άκρα της κιμωλίας θα υπάρξει μια μικρή μεταβολή των δυνάμεων συνοχής. Δεν θα παρατηρήσουμε όμως κάποια ανιχνέυσιμη μεταβολή όγκου παρά το γεγονός πως τα όρια των αποστάσεων στο διάγραμμά μου αλλάζουν . Αύξηση ενέργειας με απωστικές …μείωση ενέργειας με ελκτικές … Αλλά μόνο αν υπερβούμε το ελάχιστο αρνητικό δυναμικό με πολύ ισχυρές δυνάμεις η κιμωλία θα χάσει την συνοχή της και θα σπάσει. Αν προσπαθήσεις να την ξανακολλήσεις μάλιστα δεν αρκούν οι ίδιες δυνάμεις ( αντίθετες συμπίεσης δυνάμεις ) διότι απλά υπάρχει ο αέρας … χρειάζεσαι μια κόλλα να διώξει τα μόρια του αέρα
Μήπως πρέπει κάπως έτσι να περιγράψουμε και το φαινόμενο που μεταβάλλει την κατανομή των πιέσεων εντός του σωλήνα με το νερό ή κάποιο άλλο υγρό ;
Ypothesis figo
Ο Διονύσης και ο Γιάννης αναφέρονται ουσιαστικά σε μια εκδοχή του πειράματος του Torricelli και εδώ αντιρρήσεις δεν υπάρχουν για το τι θα συμβεί.
Εγώ θα ήθελα να επιστρέψω με βάση το παραπάνω στο προγούμενο θέμα (ποτήρι με νερό) και να ρωτήσω. Αν αντιστρέψουμε το ποτήρι γιατί δεν μπορούμε να αφαιρέσουμε το χαρτί; Τι ρόλο παίζει;
Καλημέρα Μήτσο.
Συμφωνώ με την αρχική σου θέση, ότι το υγρό δεν πέφτει. Από κει και πέρα:
Από τη στιγμή που συμφωνούμε στην αρχική πρόβλεψη, δεν έχω κανένα πρόβλημα να εξεταστούν και όλοι οι άλλοι δευτερεύοντες παράγοντες που εμπλέκονται…
Καλημέρα κ. Τρικαλινέ. Γράφαμε μαζί.
Όπως έγραψα και απευθυνόμενος στον Γκενέ, αφού συμφωνήσαμε στο πρώτο, μπορούμε να συζητήσουμε και το ερώτημα που θέτεις…
καλό μεσημέρι σε όλους
η γνώμη μου είναι ότι το χαρτί δεν αφήνει το νερό να δημιουργήσει κοιλότητα
και επομένως, λόγω του ασυμπίεστου των υγρών, να χυθεί από τα πλάγια,
(γι' αυτό και αποτυγχάνει το πείραμα αν αντί χαρτί βάλουμε εύπλαστο νάϋλον)
δείτε σχετικά και εδώ: http://ekountouris.blogspot.gr/2017/03/blog-post_0.html
Άρα μάλλον συμφωνούμε ότι το χαρτί ή μια ελαφριά πλαστική μεμβράνη εξασφαλίζει απλά την συνοχή;
Μάλλον οι τάσεις στην κάτω επιφάνεια του υγρού για να μην οδηγούν σε ροή πρέπει να εξουδετερωθούν από ιξωδικές δυνάμεις και τριβές ( κάποιο στερεό εμπόδιο συνεπώς ) ή από δυνάμεις συναφέιας αν η διατομή είναι πολή μικρή ( όπως στα σταγονόμετρα και στα ποτά με μικρό στόμιο ) …
Και νομίζω πως έχει δίκιο και ο Βαγγέλης που λέει ότι αν το εμπόδιο είναι μεμβράνη τροφίμων τότε παραείναι εύκαμπτη και παραμορφούμενη επιτρέπει και την ροή του υγρού .
Τελικά αρκετά σύνθετη η ερμηνεία … ( ακόμα και για τους φυσικούς όχι μόνο για τους μαθητές τους )
Η εξέλιξη της συζήτησης δεν κατέγραψε ενστάσεις για τη διαπραγμάτευση της μετάδοσης της πίεσης στα υγρά με την υπόθεση ότι τα υγρά έχουν πολύ μικρή συμπιεστότητα. Αυτή η υπόθεση λειτουργεί μόνον ως ερμηνευτικό και όχι ως υπολογιστικό εργαλείο, αφού εντέλει τα υγρά θεωρούνται πρακτικά ασυμπίεστα.
Εγώ αντιλαμβάνομαι τις ακόλουθες επιπτώσεις της προηγούμενης υπόθεσης:
Η μια που είναι ευπρόσδεκτη, μπορεί να περιγράψει τον “πλατωνικό” χαρακτήρα των μεταθετών υδατοστεγών φραγών (αναφέρομαι στις “βρύσες” του Γιάννη):
επειδή η συμπιεστότητα των αερίων είναι τάξεις μεγέθους μικρότερη από την αντίστοιχη των υγρών με τα οποία βρίσκονται σε επαφή, αποτελεί υπέρβαση η υπόθεση ότι τα υγρά μπορούν να συμπιεστούν τόσο, ώστε να απαλλαγούν εντελώς από τα αέρια που εφάπτονται στην ελεύθερη επιφάνειά τους, αφού τα αέρια θα συμπιέζονται πολύ περισσότερο απ’ τα υγρά και δεν θα μπορούσαν να απομακρυνθούν. Αλλά όταν παραμένουν και αέρια μέσα στα εγκυβωτισμένα υγρά, υπάρχουν εύλογες ερμηνείες για τη συμπεριφορά του συστήματος, όπως είναι η περίπτωση της ισορροπίας του νερού όταν το ποτήρι που το περιέχει γυρίσει ανάποδα.
Η άλλη είναι υπονομευτική του τυπικού τρόπου που περιγράφουμε τα υγρά ως απομονωμένα σε δοχεία χωρίς καθόλου αέρα, για τις ανάγκες μαθησιακών ή αξιολογικών έργων.
Οι πιεστικές δυνάμεις που ρυθμίζουν τις (π.χ. μετεωρολογικές) μεταβολές της ατμοσφαιρικής πίεσης στο εσωτερικό των υγρών σε ανοιχτά δοχεία, μπορούν να αποδίδονται στην συμπιεστότητα των υγρών (πού αλλού μπορούν να αποδοθούν;). Αυτή όμως η συμπιεστότητα, αν τα υγρά κλειστούν με τις “πλατωνικές βρύσες” του Γιάννη θα συνεχίσει να υφίσταται. Οπότε η πίεσή τους δεν θα είναι μόνο η υδροστατική αλλά επιπλέον και η ατμοσφαιρική που είχαν πριν απομονωθούν στα επίσης “πλατωνικά δοχεία” τους.
Παράδειγμα αυτής της υπέρβασης είναι η περίπτωση της Δημητρούλας, που για να απαλλαγεί για λογιστικούς λόγους από την Patm απομονώνει την υπερπλήρη δεξαμενή απ’ την ατμόσφαιρα, αλλά αν το υγρό πριν κλειστεί είναι συμπιεσμένο και όταν εγκυβωτιστεί θα βρίσκεται και πάλι υπό πίεση Patm + ρgh.
Τα τοιχώματα των δοχείων θα πρέπει να λειτουργούν, όπως η ατμόσφαιρα, όταν τα υγρά είχαν επαφή μ’ αυτήν.
Η λογιστικά ασήμαντη συμπίεσή του υγρού, φαίνεται να διευκολύνει την συνεχή περιγραφή των φυσικών καταστάσεων από τις οποίες περνά το υγρό, αποκλείοντας τις ανεπιθύμητες ασυνεχείς μεταβάσεις αλλά και δυσεξήγητα ενεργειακά άλματα.
Υπάρχουν βέβαια και κενά στην προηγούμενη περιγραφή, όπως το ότι αφού τα υγρά λόγω συμπίεσης διατηρούν την Patm, δεν φαίνεται να απαιτείται ιδιαίτερη προσπάθεια για να αποσφραγιστεί το πάνω μέρος αυτού του δοχείου που φυλάκισε μέχρι τα χείλη του το υγρό.
Καλημέρα Γιώργο.
Παραπάνω η φράση σου:
"η συμπιεστότητα των αερίων είναι τάξεις μεγέθους
μικρότερηαπό την αντίστοιχη των υγρών "νομίζω ότι ήθελες να μιλήσεις για μεγαλύτερη συμπιεστότητα των αερίων.
Διονύση,
διορθώνω το λάθος που επισήμανες στην παρέμβασή μου
«επειδή η συμπιεστότητα των αερίων είναι τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από την αντίστοιχη των υγρών με τα οποία βρίσκονται σε επαφή, αποτελεί υπέρβαση η υπόθεση ότι τα υγρά μπορούν να συμπιεστούν τόσο, ώστε να απαλλαγούν εντελώς από τα αέρια που εφάπτονται στην ελεύθερη επιφάνειά τους, αφού τα αέρια θα συμπιέζονται πολύ περισσότερο απ’ τα υγρά και δεν θα μπορούσαν να απομακρυνθούν. Αλλά όταν παραμένουν και αέρια μέσα στα εγκυβωτισμένα υγρά, υπάρχουν εύλογες ερμηνείες για τη συμπεριφορά του συστήματος, όπως είναι η περίπτωση της ισορροπίας του νερού όταν το ποτήρι που το περιέχει γυρίσει ανάποδα».
Ευχαριστώ πολύ!
Η χρησιμότητα των πλατωνικών βρυσών.
Ετέθη σε διαγωνισμό θέμα κατά το οποίον δύο παιδιά καπάκωναν δεξαμενή και μετρούσαν την πίεση στον πάτο της. Μετρούσαν 4 kPα. Όταν την ξεκαπάκωναν έμπαινε και η ατμοσφαιρική στο παιγνίδι και μετρούσαν 104 kPα.
Θεωρείς λανθασμένα τα παραπάνω, αλλά μπορεί να κάνεις εσύ το λάθος και ρωτάς:
-Ρε παιδιά γίνεται αυτό;
-Όχι!
-Γιατί όχι;
Και λαμβάνεις απάντηση ότι δεν είναι δυνατόν να μην περιέχει αέρα. Όταν βάλεις το καπάκι θα κλείσεις και αέρα μέσα.
Μένεις με μια περίεργη «γεύση», διότι ρώτησες αν είναι λάθος και έλαβες την απάντηση ότι είναι απραγματοποίητο ένα τέτοιο πείραμα. Αισθάνθηκες ως εάν ρωτούσες:
-Αν πηδήξουν ταυτόχρονα όλοι οι Κινέζοι από 1m θα γίνει σεισμός;
Και να λάβεις την απάντηση:
-Ένας τέτοιος συγχρονισμός είναι αδύνατος!
Να ξαναρωτήσεις:
-Ναι, αλλά αν …..
Και να ξαναπάρεις την απάντηση:
-Δεν είναι δυνατόν να πέσουν ταυτόχρονα στο έδαφος!
Ρώτησες στην προκειμένη περίπτωση αν νερό καπακωμένο χωρίς αέρα δείχνει πίεση 4kPα και έλαβες απάντηση ότι δεν μπορείς να εξαιρέσεις τον αέρα.
Σκέφτεσαι να κόψεις τον αέρα.
Σκέφτεσαι μια διάταξη σαν την διπλανή:
Το όργανο δείχνει 104 kPα.
Το κοριτσάκι κλείνει τη βρύση.
Τι θα δείξει το όργανο;
Θα δείξει 104 kPα ή 4 kPα;
-Μα δεν μπορείς να εξαιρέσεις τον αέρα διότι υπάρχει εν διαλύσει.
-Μπαίνει αέρας από το βρυσάκι σε μικρή ποσότητα αλλά ικανή ώστε να κρατήσει την πίεση.
Τι σου μένει τώρα;
Να το κόψεις ή να κάνεις το νερό υδράργυρο και …..
Εδώ καλείς τους φίλους να πουν αν ένα υγρό «θυμάται» την πίεση που είχε πριν απομονωθεί.
Εδώ δύσκολα θα μπει αέρας, μεταφορικά ή κυριολεκτικά.
Βρύσες που επιτυγχάνουν την πλήρη απομόνωση είναι κατασκευάσιμες, εύκολα ή δύσκολα, και φυσικά όχι πλατωνικές, δηλαδή ανέφικτα νοητικά σχήματα. Δεν με απασχολεί το αν η κατασκευή τους θα έχει τηλεχειρισμό και θα στοιχίζει κάποιες χιλιάδες ευρώ.
Καλούμαστε φυσικά να κάνουμε μία αφαίρεση. Πλήρη απομόνωση από το περιβάλλον.
Στην περίπτωση αυτήν το υγρό «θυμάται»;
Αν ναι τότε γιατί δεν θυμάται το άλλο υγρό, αυτό των δύο παιδιών;
Διότι αυτό ετέθη.
Αν απαντήσεις ότι είναι δύσκολο το καπάκωμα δεν απαντάς στο αν είναι σωστό ή όχι το θέμα.
Θα σου πει κάποιος ότι στέκει θεωρητικά.
Θα συνεχίσω με το ποτήρι.
Καπακώνεις ένα ξέχειλο ποτήρι με νερό.
Έβαλες «ομπρέλα» στην ατμόσφαιρα.
Η πίεση μέσα θα είναι 1Atm+ρ.g.h
ή θα είναι απλά ρ.g.h ;
Διότι αν θα είναι ρ.g.h τότε να πιάσω με το χέρι το τζαμάκι και να σηκώσω το ποτήρι.
Γιατί όχι ολόκληρο βάζο;
Η απάντηση μπορεί να είναι:
-Θα αποτύχεις διότι μια μικρότατη ποσότητα αέρα θα υπάρχει μέσα.
Σκέφτεσαι τότε την διάταξη:
Βάζω υδράργυρο από την κάτω βρύση, μέχρι να ξεχειλίσει η πάνω.
Τότε κλείνω τα βρυσάκια.
Το ερώτημα είναι αν θα μπορέσω σηκώνοντας το καπάκι να σηκώσω και το δοχείο μαζί.
Εάν πάλι έχει παραμείνει αέρας να βρούμε έναν άλλο τρόπο ώστε να τον αφαιρέσουμε τελείως, χωρίς να αποκτήσουμε κενό αέρος στο δοχείο από χρήση αεραντλίας.
Ας το αναθέσουμε στη ΝΑSΑ αν δεν μπορούμε.
Θα σηκωθεί το δοχείο;
Γιάννη νομίζω είναι η ίδια ερώτηση που μας είχε θέσει ο αείμνηστος φίλος μας ο Ανδρέας στο Ναύπλιο ( στο τελευταίο νομίζω συνέδριο που ήμασταν μαζί) με το υποβρύχιο. Αν ένα υποβρύχιο βρίσκεται στα 1000m και πλημμυρίσει τότε πίεση γίνεται 101ατμ Κλείνει αεροστεγώς όλα τα στεγανά και ανεβαίνει στην επιφάνεια. Πόση θα είναι η πίεση;
Πάνο δεν θυμάμαι την ερώτηση του Ανδρέα.
Ίσως διότι παρακολούθησα παρουσίαση και μετά πήγα στο ουζερί. Ανάλογη ερώτηση μου ετέθη από τον Παναγιώτη Κουμαρά.
Προεκλήθη μακρά συζήτηση στο παλιό υλικονέτ.
Είναι το ίδιο φυσικά θέμα.
Προσωπικά τάσσομαι υπέρ της "μνήμης" του υγρού, λόγω συμπίεσής του. Απαντώ 101 Atm.
Στο υλικονέτ μοιάζει να έχει τελειώσει το θέμα, αλλά επανέρχεται με τον διαγωνισμό φυσικής και την απάντηση που δίδεται.