by 
Μπορεί να ισορροπήσει ένας κατακόρυφος κύλινδρος νερού;
Να τεκμηριώσετε επιστημονικά την απάντησή σας.
Επειδή το να μοιράζεσαι πράγματα, είναι καλό για όλους…
Μπορεί να ισορροπήσει ένας κατακόρυφος κύλινδρος νερού;
Να τεκμηριώσετε επιστημονικά την απάντησή σας.
Καλησπέρα Ανδρέα.
Να προσπαθήσω μια απάντηση
Όχι εντός βαρυτικού πεδίου.
Διότι σε καάθε στοιχειώδες τμήμα της πλευρικής του επιφάνειας ασκείται συνολική δύναμη ΣF= A(Pεσ=Ρεξ )= Α(Ρatm+ρgh-Patm)
άρα ΣF=Aρgh μεγαλύτερη του μηδενός και προς τα έξω.
Για το λόγο αυτό τα ρευστά ισορροπούν μόνο σε δοχεία με ακλόνητα τοιχώματα .
Υ/γ
Μπορεί να ισορροπήσει εκτός βαρυτικού πεδίου ;
Όχι ο κύλινδρος αλλά μπορεί μια σφαίρα
λόγω δυνάμεων συνοχής και συναφείας,
Δες αιωρούμενες σφαίρες γάλακτος στον ISS
Καλησπέρα Δημήτρη.
Ναι, βρισκόμαστε εντός πεδίου βαρύτητας.
Αλλά ας δούμε τι θα πουν καί άλλοι.
Και βέβαια πρέπει να υπάρχει μια εξωτερική πίεση ( π.χ. από ατμόσφαιρα ) τουλάχιστον ίση με την τάση ατμών του στην θερμοκρασία που βρίσκεται.
Μπορεί να ισορροπήσει αν τοποθετηθεί σε ομοιόσχημο κυλινδρικό δοχείο.
Καλησπέρα Γιάννη.
Θεωρώ ότι ο υδάτινος κύλινδρος βρίσκεται εκτός οποιουδήποτε δοχείου και σ’ αυτόν ασκείται το βάρος του και η δύναμη από την οριζόντια επιφάνεια πάνω στη οποία βρίσκεται.
Μπορεί επίσης να ισορροπήσει αν τοποθετηθεί μέσα σε νερό.
Μια ισορροπία κάπως δυναμική. Όσα μόρια νερού εγκαταλείπουν τον κύλινδρο τόσα μόρια νερού μπαίνουν σ’ αυτόν. Έτσι ισορροπεί με την έννοια ότι το κέντρο μάζας του συστήματος “νερό εντός κυλίνδρου” παραμένει ακίνητο.
Μια τελικά Αρχιμήδεια ισορροπία. Ιδιαίτερα βολική και πολύ εξυπνότερη από τη χρήση του θεωρήματος Γκάους για την απόδειξη της άνωσης.
Θεωρούμε ότι ο υδάτινος κύλινδρος είναι ελεύθερος στην ατμόσφαιρα και απολύτως κατακόρυφος. Και δεν υφίσταται οποιοδήποτε κραδασμό.
Τότε ισορροπεί μόνο στην περίπτωση του ταχυδακτυλουργού:
Γιάννη, θεωρώ ικανοποιητική την εξήγηση του Πρόδρομου, άλλως όλοι οι Πειραματικοί να πάμε αυτοβούλως στον Καιάδα της ιδιαίτερης Πατρίδας μου, της Λακωνίας,
νομίζω διακρίνεται και κάποια κρούστα πάγου στα όρια της στήλης του νερού, η τέχνη είναι να μην το παρααφήσεις και γίνει όλο πάγος
θα έλεγα ότι μιλάμε για ένα περίεργο σχηματισμό ημιστερεού, περιμετρικοστερεού, κάπως έτσι,
καλώ τον “μάγο” αν μας διαβάζει δηλαδή, να κάνει το ίδιο “πείραμα” αλλά με ανάποδο δοχείο, φαρδύ πάνω και στενό κάτω,
είμαι σίγουρος ότι δεν θα του πετύχει, διότι το περιμετρικοστερεό δεν θα μπορέσει να βγει καν από το ποτήρι
ως προς τη δύναμη που δέχεται το πάνω τμήμα, που γράφει ο Ανδρέας, δες την προηγούμενη τοποθέτησή μου
Βαγγέλη η εξήγηση που διάβασα είναι ότι πρόκειται για κομπιούτερ ανιμέησον.
Υπάρχει άλλο με πάγο. Αν το ξαναβρώ θα το στείλω.
Υπάρχουν πολλά που είναι τελικά πολύ απλά. Οι ταχυδακτυλουργοί είναι εξυπνότεροι από εμάς τους Φυσικούς και μπορούν να μας κάνουν να σκεφτόμαστε περίεργες εξηγήσεις ενώ τα κόλπα είναι απλά.
Ναι, αλλά η θεωρία συμφωνεί με αυτό το πείραμα;
Καλημέρα Γιάννη!
Καλημέρα Ανδρέα. Ένα ποτήρι νερό σε θερμοκρασία δωματίου νομίζω ότι δεν μπορεί να ισορροπήσει.
Ο ταχυδακτυλουργός στο βίντεο του Γιάννη φαντάζομαι ότι κάνει το εξής κόλπο:
Πριν βάλει νερό π.χ. 0° C στο ποτήρι, έχει παγώσει το ποτήρι σε -50°C. Όταν βάλει το νερό στο ποτήρι, δημιουργείται μια λεπτή μεμβράνη πάγου μεταξύ της εσωτερικής επιφάνειας του ποτηριού και του νερού, και όταν τραβήξει το ποτήρι, για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, αυτή η μεμβράνη ισορροπεί το περιεχόμενο του νερού.
Πρόδρομε διάβασα ότι πρόκειται για κομπιούτερ ανιμέησον.
Πρόδρομε καλημέρα.
Γιατί η θεωρία αποκλείει μια τέτοια ποσότητα νερού να ισορροπεί χωρίς στήριγμα; Ο Δημήτρης Γκενές έχει δώσει μια θεωρητική ερμηνεία.
Καλημέρα Ανδρέα, καλημέρα και καλές Απόκριες σε όλους.
Ανδρέα, δεν νομίζω ότι μπορεί να υπάρχει τέτοια ισορροπία, εκτός και αν δεχτούμε ότι οι δυνάμεις επιφανειακής τάσης μπορούν να συγκρατήσουν το υγρό στον συγκεκριμένο όγκο! Πράγμα μη λογικό…
Αν μπορούσε να υπάρξει αυτή η κατάσταση, τότε αυτά που διδάσκουμε για ιδιότητα των υγρών, ότι παίρνουν το σχήμα του δοχείου μέσα στο οποίο τοποθετούνται, θα ήταν λάθος…
Διονύση καλημέρα.
Νομίζω ότι αυτή είναι έμμεση απάντηση. Ο Δημήτρης Γκενές έχει διατυπώσει μια άμεση, ποσοτική απάντηση. Ποια είναι η άποψή σου;
Καλημέρα Ανδρέα.
Δεν διαφωνώ με την ματιά του Μήτσου που χρησιμοποιεί την πίεση για να πει ότι δεν μπορεί να υπάρξει η κατάσταση αυτή.
Αλλά γιατί αυτήν την ματιά την θεωρείς άμεση και την δική μου, που μίλησε για τις ιδιότητες των υγρών, την θεωρείς έμμεση;
Η κίνηση και οι δυνάμεις μεταξύ των μορίων του υγρού, δεν είναι οι παράγοντας που καθορίζουν την συμπεριφορά της ύλης;
Νομίζω ότι οι δύο απόψεις είναι συμπληρωματικές. Αλλά τα ποσοτικά επιχειρήματα, προσωπικά, μου δίνουν μεγαλύτερη ασφάλεια.
Άλλη ποσοτική απάντηση θα ήταν η εξής:
Θεωρούμε δύο τμήματα του υδάτινου κυλίνδρου, το ένα πάνω από το άλλο, που διαχωρίζονται με μια πλάγια επίπεδη επιφάνεια, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Στο πάνω τμήμα του κυλινδρου ασκείται, κατ’ αρχήν, το βάρος του και η δύναμη από την ατμόσφαιρα. Και δύο δυνάμεις κατευθύνονται προς τα κάτω. Αν αυτό το τμήμα στιγμιαία ισορροπούσε, το κάτω τμήμα θα ασκούσε δύναμη F1 στο πάνω, με φορά προς τα πάνω. Επειδή η F1 είναι δύναμη από ιδανικό ρευστό, θα ήταν κάθετη στην διαχωριστική επιφάνεια, δηλαδή θα σχημάτιζε γωνία με την οριζόντια διεύθυνση. Θα υπήρχε λοιπόν οριζόντια συνιστώσα της F1, προς τα αριστερά, και αυτό το τμήμα του ρευστού θα επιταχυνόταν προς τα αριστερά.
Με ανάλογο τρόπο το κάτω τμήμα του ρευστού θα επιταχυνόταν προς τα δεξιά.
Καλημέρα παιδιά.
Ανδρέα γιατί το πάνω μέρος του κυλίνδρου δέχεται δύναμη από την ατμόσφαιρα προς τα κάτω;
Γιάννη καλημέρα.
Νομίζω ότι, μετά και την επισήμανση του Βαγγέλη σχετικά με τη δύναμη από την ατμόσφαιρα, φαίνεται ότι έχετε δίκιο. Αφήστε με να το ξανασκεφτώ.
καλημέρα σε όλους πράγματι “μπερδευτικό” θέμα, δεν με είχε απασχολήσει ποτέ, βασικά διότι το “παντοδύναμο” πείραμα δείχνει “φωναχτά” ότι κάτι τέτοιο δεν γίνεται (θεωρώ ότι το ίδιο είναι και για μια στήλη ζάχαρης)
σωστή, νομίζω, η τοποθέτηση του Μήτσου και η εξήγηση του Πρόδρομου, ψιλοφαίνεται κιόλας ένα κάποιο πάχος πάγου περιμετρικά
πράγματι μη λογικό, Διονύση, και, κυρίως, μη πειραματικό, άρα απορρίπτεται
μου άρεσε μόλις την πρωτοείδα, Ανδρέα, τη τελευταία σου τοποθέτηση, αλλά μετά σκέφτηκα ότι το επάνω τμήμα του νερού δεν δέχεται από την ατμόσφαιρα δύναμη προς τα κάτω διότι οι πλαϊνές δυνάμεις δεν αλληλοαναιρούνται αφού οι επιφάνειες δεν είναι ίσες
και μια δική μου προσπάθεια: το κάθε επάνω τμήμα του νερού “θέλοντας” να ισορροπήσει δέχεται, άρα και ασκεί δύναμη στο από κάτω του τμήμα, άρα το ύψος του από κάτω μικραίνει και αφού αυτό είναι ασυμπίεστο για να παραμείνει σταθερός ο όγκος του θα πρέπει να “πλακουσιάσει”
Βαγγέλη καλημέρα.
Μου άρεσε το σχόλιό σου: “το “παντοδύναμο” πείραμα δείχνει “φωναχτά” ότι κάτι τέτοιο δεν γίνεται”. Είναι από τα θέματα που προσπερνάμε, μέχρι μια καθαρή, μαθητική ματιά να τα αναδείξει το ερώτημα: Τι λέει η θεωρία;
Σχετικά με τη δύναμη από την ατμόσφαιρα, μετά το ερώτημα του Γιάννη και τη δική σου επισήμανση, φαίνεται ότι στο επιχείρημά μου υπάρχει κενό. Αφήστε με να το ξανασκεφτώ.
Σας ευχαριστώ.
Ένα ανάλογο, κάπως ευκολότερο.
Από τον μασκοφόρο μάγο.