Het simuleren van de draaikolk van een orkaan in een fles van 2 liter is een eenvoudig en eenvoudig experiment thuis of in de klas. Met een beetje tape, wat harde plastic buizen en andere goedkope materialen, kun je een leuk en herbruikbaar wetenschappelijk project bouwen dat de natuurlijke wetten achter wervelingen illustreert, de fysische fenomenen die orkanen en tornado's kenmerken.

De vorming van een vortex in een fles ontstaat wanneer centripetale en centrifugale krachten worden uitgeoefend op een systeem met verschillende dichtheden, in dit geval het verschil in dichtheid tussen lucht en water. In de natuur ontstaan wervelingen wanneer een nat weersysteem botst met droge lucht. In beide systemen zorgt het verschil in dichtheid voor de vorming van de vortex.

••• Tara Novak /Demand Media

Spoel de flessen uit en verwijder zoveel mogelijk buitenste etiketten. Door de flessen in heet water te weken, kunt u de etiketten vollediger verwijderen.
••• Tara Novak /Demand Media

Vul een van de flessen met 750 ml koud water. Het water moet ongeveer driekwart van de fles vullen; meer water maakt het moeilijker om de vortex te maken, terwijl minder water de duur verkort.
••• Tara Novak /Demand Media

Draai de tweede fles ondersteboven en plaats deze op de gevulde fles. Bevestig de twee flesopeningen met een sterke lijm aan elkaar om een waterdichte afdichting te creëren. Laat de lijm uitharden.
••• Tara Novak /Demand Media

Knip de ducttape op maat en breng ruim aan rond de verbindingsvoeg om de afdichting te voltooien.
••• Tara Novak /Demand Media

Maak de draaikolk door de flessen om te draaien en de bovenste (met water gevulde) fles snel met de klok mee of tegen de klok in te draaien. Deze actie creëert centripetale kracht, gericht naar het midden van de fles, die het water en de lucht naar buiten duwt. Omdat lucht minder dicht is dan water, wordt de lucht in het midden geperst, waardoor de wervel ontstaat. Centrifugale kracht, soms aangeduid als de traagheidskracht in Newtoniaanse mechanica, zorgt ervoor dat de lucht in het midden aan de buitenkant tegen het water duwt. Hoe verder de vortex verder naar beneden, hoe groter deze kracht wordt, daarom stroomt het water sneller aan de onderkant van de fles dan aan de bovenkant.


Het is belangrijk op te merken dat beide flessen substantie bevatten: de fles op de bodem is gevuld met lucht, die van nature het dichtere water bovenaan wil verdringen. Als je de bovenste fles niet draait, concurreren het water en de lucht beide onhandig om elkaar te verplaatsen (bellen vormen). Het draaien van de bovenste fles creëert een betere weg voor luchtstroom, resulterend in wervelvorming en snellere waterafvoer.




Tips


1. Het versterken van de verbinding tussen de flessen zal verhoog de levensduur van het experiment en maak het gemakkelijker voor kinderen om te gebruiken. Een eenvoudige manier om dit te doen is om een korte stuk PVC-leidingen te kopen bij een lokale ijzerhandel. Pijpleidingen van pvc zijn goedkoop en duurzaam en kunnen, afhankelijk van de diameter, binnen of buiten de flesopeningen worden geplaatst.
   

   Het visuele effect van de draaikolk wordt interessanter en informatief. Dit kan worden bereikt door kleine stukjes van het etiket van de fles te snijden en ze in stap 2 aan het water toe te voegen. Naarmate het water leegloopt, zullen de slippen sneller bewegen nabij de bodem van de werveling, wat de centrifugale kracht illustreert. Gekleurde lampolie, of elke gekleurde vloeistof die minder dicht is dan water, kan ook worden toegevoegd in stap 2 om een gekleurde vortex te creëren. Dit zal de draaikolk visueel meer uitgesproken maken en kan ook de concepten geassocieerd met dichtheid beter illustreren.