Simulering av orkanens virvel i en 2-litersflaska är ett enkelt och enkelt experiment hemma eller i klassrummet. Med lite tejp, hårda plaströr och andra billiga material kan du bygga en rolig och återanvändbar vetenskap projekt som illustrerar naturlagarna bakom virvlar, de fysiska fenomen som kännetecknar orkaner och tornader.
Bildandet av en virvel i en flaska resulterar när centripetal- och centrifugalkrafter appliceras på ett system med varierande densiteter, i detta fall skillnaden i densitet mellan luft och vatten. I naturen bildas virvlar när ett vått vädersystem kolliderar med torr luft. I båda systemen driver skillnaden i densitet virvelbildningen.
Fyll en av flaskorna med 750 ml kallt vatten. Vattnet bör fylla ungefär tre fjärdedelar av flaskan; mer vatten gör det svårare att skapa virveln medan mindre vatten förkortar dess varaktighet.
Vänd den andra flaskan upp och ner och placera den ovanpå den fyllda flaskan. Fäst de två flasköppningarna tillsammans med ett starkt lim för att skapa en vattentät tätning. Låt limet stelna.
Skapa virveln genom att vända flaskorna och rotera den övre (vattenfyllda) flaskan snabbt medurs eller moturs. Denna åtgärd skapar centripetalkraft riktad mot flaskans mitt, som skjuter vattnet och luften utåt. Eftersom luft är mindre tät än vatten pressas luften in i mitten och får virveln att bildas. Centrifugalkraft, ibland kallad tröghetskraft i Newtons mekanik, får luften i mitten att trycka mot vattnet på utsidan. Ju längre ner i virveln desto större blir denna kraft, varför vattnet rinner snabbare längst ner på flaskan än längst upp.
Det är viktigt att notera att båda flaskorna innehåller substans: flaskan i botten är fylld med luft, vilket naturligtvis vill förskjuta det tätare vattnet på toppen. Om du inte snurrar på den övre flaskan tävlar både vatten och luft klumpigt om att förskjuta varandra (bildar bubblor). Snurra på toppflaskan skapar en bättre väg för luftflöde, vilket resulterar i virvelbildning och snabbare vattendränering.