Geheimnis des mysteriösen Flaschenexplosionstricks enthüllt

Physiker haben herausgefunden, warum der Boden aus einer gefüllten Glasflasche fällt, wenn sie nur einen Schlag auf die Oberseite bekommt. Das Geheimnis des bizarren Tricks: platzende Blasen.

Der explosive Stubentrick besteht darin, Wasser in eine Glasflasche zu gießen und sie dann festzuhalten, während sie mit der anderen Hand fest auf den oberen Teil der Flasche trifft. Seltsamerweise wird dies dazu führen, dass der Boden der Flasche zerbricht.

Um herauszufinden, warum dies der Fall ist, nahmen die Forscher High-Speed-Videoaufnahmen der Momente vor, während und nach den Flaschenpausen.

Das Video zeigt, dass das Schlagen der Flasche es nicht sofort zerstört. Stattdessen bewirkt der Aufprall, dass die Flasche nach unten fährt. Der Teil der Flüssigkeit, der auf die Bewegungen der Flasche am meisten anspricht - die Flüssigkeit, die auf dem Boden ruht - bewegt sich zuerst, während der Rest der Flüssigkeit sich eine Bruchteilsekunde später bewegt.

Wenn eine Flüssigkeit von einem Bereich in einen anderen beschleunigt, hinterlässt sie dort, wo sie war, einen Bereich mit niedrigerem Druck. Die Unterschiede in der Beschleunigung, die verschiedene Teile der Flaschenerfahrung haben, bedeuten, dass die Flüssigkeit am Boden der Flasche unter Druck steht als anderswo in der Flasche.

Wenn die Beschleunigung, die die Flasche erfährt, groß genug ist, bewirkt der reduzierte Druck, dass ein Teil des Wassers am Boden der Flasche verdampft. (Ob ein Stoff in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegt, hängt von Faktoren wie Druck und Temperatur ab - ein Druckabfall kann die Flüssigkeit verdampfen, wenn die Temperatur gleich bleibt.) Die verdampfte Flüssigkeit wird zu Blasen, ein Prozess, der als Kavitation bekannt ist .

"Die Menschen sehen oft Kavitationsblasen auf Propellern", sagte der Forscher Tadd Truscott, ein Strömungsdynamiker an der Brigham-Young-Universität in Provo, Utah. "Die Kavitation wird normalerweise durch die hohe Geschwindigkeit der Klingen verursacht, die durch die Flüssigkeit scheren."

Da das Auftreffen auf die Flasche jedoch nur kurzzeitig beschleunigt wird, kehrt der Druck am Flaschenboden schnell wieder zur Normalität zurück. Als solche kollabieren die Blasen. Sie kollabieren jedoch auf mysteriöse Weise um das Zehnfache schneller als sie ursprünglich gebildet wurden. Diese heftigen Reaktionen brechen katastrophal den Boden der Flasche. Das Wasser flutet danach.

Kavitation schädigt regelmäßig auch Propeller. "Kleine Blasen auf der Oberfläche eines Propellers kollabieren genau wie bei der Wurzelbierflasche, und sie verursachen Lochfraß und Verschleiß an der Klinge", sagte Truscott zu LiveScience. "In den frühen Tagen der Propeller war es nicht ungewöhnlich, Propellerblätter bei jeder Fahrt über den Atlantik zu ersetzen, da Löcher in den Schaufeln durch Kavitation entstanden!"

Dieser explosive Effekt funktioniert nicht mit sprudelndem Wasser, das bereits Blasen enthält. Obwohl das Aufschlagen einer mit solchem ​​kohlensäurehaltigem Wasser gefüllten Flasche dazu führt, dass sich Blasen bilden, füllen sich diese mit Kohlendioxid und schweben einfach weg, anstatt am Boden der Flasche zusammenzubrechen.

Diese Erkenntnisse "könnten helfen, einige Aspekte von Schäden zu erklären, die in Containern und der Schifffahrt verursacht werden", sagte Truscott. Sie können auch Ingenieuren helfen, bessere Glasflaschen zu entwerfen.

Die Wissenschaftler präzisierten ihre Ergebnisse am 14. Oktober in einem Beitrag des Wettbewerbs "Fluid Motion" der American Physical Society, der am 18. November in San Diego beginnt.

Lassen Sie Ihren Kommentar