Simulare il vortice di un uragano in una bottiglia da 2 litri è un esperimento semplice e diretto a casa o in classe. Con un po' di nastro adesivo, delle tubazioni di plastica dura e altri materiali poco costosi, puoi costruire una scienza divertente e riutilizzabile progetto che illustra le leggi naturali alla base dei vortici, i fenomeni fisici che caratterizzano gli uragani e tornado.
La formazione di un vortice in una bottiglia si verifica quando vengono applicate forze centripete e centrifughe a un sistema con densità variabili, in questo caso la differenza di densità tra aria e acqua. In natura i vortici si formano quando un sistema di tempo umido si scontra con l'aria secca. In entrambi i sistemi la differenza di densità alimenta la formazione del vortice.
Riempi una delle bottiglie con 750 ml di acqua fredda. L'acqua dovrebbe riempire circa tre quarti della bottiglia; più acqua renderà più difficile la creazione del vortice mentre meno acqua ne ridurrà la durata.
Capovolgi la seconda bottiglia e posizionala sopra la bottiglia piena. Usando una colla forte, unisci le due aperture della bottiglia per creare una chiusura ermetica. Lascia che la colla si fissi.
Crea il vortice capovolgendo le bottiglie e ruotando la bottiglia superiore (riempita d'acqua) in una rapida direzione in senso orario o antiorario. Questa azione crea una forza centripeta, diretta verso il centro della bottiglia, che spinge l'acqua e l'aria verso l'esterno. Poiché l'aria è meno densa dell'acqua, l'aria viene schiacciata nel mezzo, causando la formazione del vortice. La forza centrifuga, a volte indicata come forza d'inerzia nella meccanica newtoniana, fa sì che l'aria al centro spinga contro l'acqua all'esterno. Più in basso nel vortice, maggiore diventa questa forza, motivo per cui l'acqua scorre più velocemente sul fondo della bottiglia che sulla parte superiore.
È importante notare che entrambe le bottiglie contengono sostanza: la bottiglia sul fondo è piena d'aria, che naturalmente vuole spostare l'acqua più densa in alto. Se non fai girare la bottiglia in alto, l'acqua e l'aria competono goffamente per spostarsi a vicenda (formando bolle). La rotazione della bottiglia superiore crea una via migliore per il flusso d'aria, con conseguente formazione di vortici e drenaggio dell'acqua più rapido.