Simuler le vortex d'un ouragan dans une bouteille de 2 litres est une expérience simple et directe à la maison ou en classe. Avec un peu de ruban adhésif, des tuyaux en plastique dur et d'autres matériaux peu coûteux, vous pouvez créer une science amusante et réutilisable projet qui illustre les lois naturelles derrière les tourbillons, les phénomènes physiques qui caractérisent les ouragans et tornades.
La formation d'un vortex dans une bouteille se produit lorsque des forces centripètes et centrifuges sont appliquées à un système de densités variables, en l'occurrence la différence de densité entre l'air et l'eau. Dans la nature, des tourbillons se forment lorsqu'un système de temps humide entre en collision avec de l'air sec. Dans les deux systèmes, la différence de densité alimente la formation de vortex.
Remplissez une des bouteilles avec 750 ml d'eau froide. L'eau devrait remplir environ les trois quarts de la bouteille; plus d'eau rendra plus difficile la création du vortex tandis que moins d'eau réduira sa durée.
Retournez la deuxième bouteille à l'envers et placez-la sur la bouteille remplie. À l'aide d'une colle forte, fixez les deux ouvertures de bouteille ensemble pour créer un joint étanche. Laissez la colle prendre.
Créez le vortex en retournant les bouteilles et en tournant la bouteille supérieure (remplie d'eau) dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse. Cette action crée une force centripète, dirigée vers le centre de la bouteille, qui pousse l'eau et l'air vers l'extérieur. Parce que l'air est moins dense que l'eau, l'air est comprimé au milieu, provoquant la formation du vortex. La force centrifuge, parfois appelée force d'inertie en mécanique newtonienne, pousse l'air au centre contre l'eau à l'extérieur. Plus le vortex est bas, plus cette force devient importante, c'est pourquoi l'eau s'écoule plus vite au fond de la bouteille qu'au sommet.
Il est important de noter que les deux bouteilles contiennent de la substance: la bouteille du bas est remplie d'air, qui veut naturellement déplacer l'eau plus dense du haut. Si vous ne faites pas tourner la bouteille supérieure, l'eau et l'air rivalisent maladroitement pour se déplacer (formant des bulles). La rotation de la bouteille supérieure crée une meilleure circulation d'air, ce qui entraîne la formation de vortex et un drainage plus rapide de l'eau.