Simular o vórtice de um furacão em uma garrafa de 2 litros é um experimento direto e simples em casa ou na sala de aula. Com um pouco de fita adesiva, alguns tubos de plástico rígido e outros materiais baratos, você pode construir uma ciência divertida e reutilizável projeto que ilustra as leis naturais por trás dos vórtices, os fenômenos físicos que caracterizam os furacões e tornados.
A formação de um vórtice em uma garrafa ocorre quando forças centrípetas e centrífugas são aplicadas a um sistema com densidades variadas, neste caso a diferença de densidade entre o ar e a água. Na natureza, os vórtices se formam quando um sistema de clima úmido colide com o ar seco. Em ambos os sistemas, a diferença de densidade impulsiona a formação de vórtices.
Encha uma das garrafas com 750 ml de água fria. A água deve preencher cerca de três quartos da garrafa; mais água tornará mais difícil criar o vórtice, enquanto menos água encurtará sua duração.
Vire o segundo frasco de cabeça para baixo e coloque-o no topo do frasco cheio. Usando uma cola forte, junte as duas aberturas da garrafa para criar uma vedação estanque. Deixe a cola endurecer.
Crie o vórtice virando as garrafas e girando a parte superior (cheia de água) da garrafa em uma direção rápida no sentido horário ou anti-horário. Essa ação cria uma força centrípeta, direcionada para o centro da garrafa, que empurra a água e o ar para fora. Como o ar é menos denso que a água, o ar fica comprimido no meio, causando a formação do vórtice. A força centrífuga, às vezes chamada de força inercial na mecânica newtoniana, faz com que o ar no centro empurre a água do lado de fora. Quanto mais fundo o vórtice, maior se torna essa força, e é por isso que a água flui mais rápido no fundo da garrafa do que no topo.
É importante notar que ambas as garrafas contêm substância: a garrafa do fundo é preenchida com ar, que naturalmente quer deslocar a água mais densa da parte superior. Se você não girar a garrafa de cima, a água e o ar competirão desajeitadamente para deslocar um ao outro (formando bolhas). Girar a garrafa de cima cria uma via melhor para o fluxo de ar, resultando na formação de vórtices e drenagem de água mais rápida.