Απάντηση σε ερώτηση του σχολικού βιβλίου Φυσικής Β΄ Γυμνασίου: γιατί δε χύνεται το νερό;

Πάμε και στην ερώτηση του θέματος.
Ρωτάει το βιβλίο:
-Γιατί δεν χύνεται το νερό;
Εντοπίζει ο Βαγγέλης σε βιβλία, απαντήσεις που όλες περίπου λένε το ίδιο.
Δηλαδή ότι η δύναμη που οφείλεται στην ατμοσφαιρική πίεση είναι μεγαλύτερη από την δύναμη που ασκεί το υγρό.
Το χαρτάκι πως ισορροπεί;
Είναι δυνατόν να ισορροπεί δεχόμενο άνισες δυνάμεις;
Θα απαντήσει κάποιος ότι ισορροπεί διότι δέχεται και τρίτη δύναμη από τα χείλη του ποτηριού. Αν δεν δεχόταν θα είχαμε αποκόλληση από αυτά και θα χυνόταν το νερό.

Όπως εδώ, αν αφαιρέσουμε λίγο αέρα η πίεση μέσα θα μικρύνει και άντε να το ξεκολλήσεις.
Λίγο όχι όλον.
Γιατί ισορροπεί το καπάκι;
Φυσικά διότι δέχεται δύναμη από τα χείλη ίση με την διαφορά των άλλων δύο δυνάμεων.
Δύναμη που θα δυσκολευτείς να μηδενίσεις.
Δύναμη που μπορεί άνετα να πάρει τιμή όσο το βάρος μου αν το καπάκι είναι 20 τ.εκ. και βγάλουμε τον μισό αέρα.
Δύναμη που δεν μπορώ να ασκήσω με το ένα χέρι.

Πάμε στο ποτήρι πάλι.

Γιατί δεν χύνεται το νερό;
Και ο Μήτσος και ο κύριος Τρικαλινός απαντούν ότι η ύπαρξη αέρα (χύνεται λίγο νερό γαρ) και η εκτόνωσή του δημιουργεί την αναγκαία διαφορά πιέσεων. Το φαινόμενο εξηγείται και ρεαλιστικά και πλήρως.

Όμως η ερώτηση απευθύνεται σε μαθητές Γυμνασίου.
Αυτοί βλέπουν ένα σχήμα και οι κανόνες του «παιγνιδιού» απαιτούν να απαντήσουν με βάση αυτό.

Δηλαδή είναι δεδομένο πως ισχύει αυτό που υπαινίσσεται το σχήμα. Όχι αέρας.
Τι εξήγηση θα δώσουν τα παιδιά, τα οποία προφανώς αγνοούν το θέμα με το υποβρύχιο ή το καταδυθέν και αναδυθέν κουτί;
Το μόνο που μπορούν να σκεφτούν τα παιδιά είναι το ότι η δύναμη από τα χείλη δεν είναι μηδενική, διότι η δύναμη από την ατμόσφαιρα υπερτερεί αυτής από το υγρό.
Πόσο όμως υπερτερεί;
Βλέπουμε στο θέμα του διαγωνισμού να προβάλλεται η θέση ότι υπερτερεί δραματικά. Πολύ περισσότερο από ότι στην περίπτωση που βγάλαμε τον μισό αέρα και κάναμε την πίεση μισή ατμόσφαιρα. Εδώ την κάναμε ρ.g.h δηλαδή σχεδόν μηδέν.
Με ίδιο καπάκι η διαφορά γίνεται όχι όσο το βάρος μου αλλά δυο φορές το βάρος μου. Δεν μπορώ να το ξεκολλήσω ούτε με τα δύο χέρια.
Αν ο μαθητής δεχθεί ότι η πίεση γίνεται ρ.g.h πρέπει να δεχθεί μια δραματική διαφορά των δύο δυνάμεων.

Μια διαφορά τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από το βάρος του νερού. Μια δύναμη όση το δικό μου βάρος.

Όπως λέμε “το ποτήρι του Μαγδεμβούργου”.

Αν κάποιος μαθητής απαντήσει ότι χύνεται νερό, μπαίνει αέρας, εκτονούται ο αέρας και ….. απαντά σε άλλο θέμα.

Το θέμα είναι αυτό που δείχνει το σχήμα, ασχέτως του αν είναι εύκολα πραγματοποιήσιμο ή όχι.
Το παρόν θέμα, συνδυαζόμενο με αυτό τον εξετάσεων οδηγεί κατ’ ευθείαν στο ότι πέφτει η πίεση σε υγρό που καπακώνουμε.

Μήτσο τι θα πει "κάνουμε τη ζωή μας δύσκολη";

Πολλά θέματα είναι δύσκολα ούτως ή άλλως.

Ούτε έθεσα το θέμα σε μαθητές, ούτε βιβλίο συνέγραψα με την απάντηση.

Το έκανα στην Γ' Λυκείου λέγοντας απλά:

-Βλέπετε που η ατμοσφαιρική πίεση το κρατάει;

Ούτε με παραμορφώσιμα υγρά ασχολούμαι στην τάξη, ούτε θέματα με καπακωμένα δοχεία θέτω.

Όλη η φασαρία που έχω κάνει οφείλεται στην προτροπή μου προς συναδέλφους να μην καπακώνουν δοχεία.

Η ερώτηση με το ποτήρι απαντήθηκε και από σένα και από τον κύριο Τρικαλινό με σαφήνεια.

Χωρίς να επικαλεστεί παραμορφώσιμα υγρά, διότι δεν τα χρειάζεται. Αναμφίβολα υπάρχει αέρας στο νερό.

Το είπαμε και κρατάμε το λόγο μας (Σταυρίδης στα κίτρινα γάντια).

Όμως βλέπουμε το θέμα με την Δημητρούλα. Το αφήνουμε για να μην κάνουμε την ζωή μας δύσκολη;

Αφήνουμε τα παιδιά (στα οποία δεν θα μιλήσουμε φυσικά για εγκλωβισμένο και εκτονούμενο αέρα) να πιστεύουν ότι η πίεση στο ποτήρι είναι ρ.g.h δηλαδή μπορεί να σηκώσει και μένα το χαρτάκι με άνεση;

Βαγγέλη πριν πιέσουμε το έμβολο η πίεση ήταν στην επιφάνεια του νερού Pατμ+Βεμβ/Α και έγινε Pατμ+Βεμβ/Α+F/A.

Στον πάτο ήταν Pατμ+Βεμβ/Α+ρ.g.h και έγινε Pατμ+Βεμβ/Α+F/A+ρ.g.h.

Η δύναμη που θα δεχθούμε είναι ίση με την δική μας, μεγάλη ή μικρή. Η αντίδραση έχει ίδιο μέτρο με την δράση.

Η δύναμη δεν είναι σε κάθε περίπτωση τεράστια. Μπορεί να γίνει τεράστια, αν τεράστια δύναμη ασκήσουμε εμείς.

Σωστά.

Το σχόλιό σας είχε μπλοκαριστεί και το ξεμπλόκαρα.

Η ερώτησή μου είναι περιττή πλέον.

Είναι φανερό σε τι απευθύνονται τα σχήματα.