569

Стакан⁠⁠

Стакан
11
Автор поста оценил этот комментарий

Обычно оптимисты видят стакан наполовину полным, когда пессимисты видят его наполовину пустым. Это породило кучу шуток, например: инженер видит стакан размером в два раза больше, чем нужно; сюрреалист видит жирафа, поедающего галстук и т. д.

Но что, если пустая половина будет действительно пустой — вакуумом. (Хотя даже вакуум не пуст по-настоящему, но это вопрос к квантовой физике.)

Вакуум определённо не продержится долго. Но что именно будет происходить, зависит от ответа на вопрос, которым обычно никто не задается: «Какая половина пуста?»

Представим три разных полупустых стакана и проследим микросекунда за микросекундой, что будет с ними происходить.

Три полупустых стакана с водой.

Посередине традиционный стакан с воздухом и водой. Справа стакан подобный обычному, только вместо воздуха — вакуум. Стакан слева наполовину полон водой и наполовину пуст, но пуста нижняя часть.

Три полупустых стакана с водой. Время t=0.

За первые несколько наносекунд ничего не произойдёт. За это время даже молекулы почти не сдвинутся.

Время t=50 нс.

Молекулы воздуха колеблются на скорости в пару сотен метров в секунду. Быстрейшие двигаются со скоростью около 1000 метров в секунду. Они первыми проникнут в вакуум в стакане справа.

Вакуум в стакане слева окружён барьерами, так что молекулы воздуха не смогут быстро пробраться внутрь. Вода в жидком состоянии не стремится занять доступный объём, как это делает воздух. Тем не менее из-за вакуума в стакане вода начинает закипать, и водяной пар медленно начинает проникать в пустое пространство.

Время t=150 нс.

Пока поверхность воды в обоих стаканах начинает закипать, в стакане справа воздух прорывается внутрь. Стакан слева продолжает заполняться небольшими капельками воды.

Время t=400 нс.

Через пару микросекунд в стакане справа воздух, прорывающийся внутрь, полностью заполнит вакуум и создаст в жидкости ударную волну. Стенки стакана начнут слегка вибрировать, но они достаточно прочные и не разобьются, выдержав вибрации. Ударная волна отразится от воды и пойдёт обратно вверх, внося свой вклад в возникшие там потоки турбулентности.

Время t=1 мс.

Действие ударной волны от вакуумного коллапса будет продолжаться около миллисекунды. Ещё через пару миллисекунд волна достигнет человеческого уха, и мы услышим громкий хлопок.

Время t=2 мс.

В это же время стакан с вакуумом начинает заметно приподниматься в воздух.

Атмосферное давление давит и на стакан и на воду одинаково. Это та сила, которую мы считаем силой всасывания. Вакуум справа не держится долго, так что эффекта всасывания недостаточно, чтобы поднять стакан, но поскольку воздух не может проникнуть в вакуум в левом стакане, вода и стакан начинают наползать навстречу друг к другу.

Время t=5 мс.

Кипящая вода заполняет вакуум очень небольшим количеством водяного пара. Вакуумного пространства становится всё меньше, увеличившийся в количестве водяной пар медленно усиливает давление на поверхности воды. В конце концов это остановит процесс кипения, точно также, как это сделает более высокое атмосферное давление.

Время t=8 мс.

Стакан и вода сейчас двигаются слишком быстро для образования пара. Менее чем через 10 миллисекунд после начала отсчёта, они летят навстречу друг друга со скоростью в пару метров в секунду. Без воздушной амортизации между ними — ведь там только пара капелек водяного пара — вода ударяется в дно стакана как молот.

Время t=10 мс.

Вода действительно плохо сжимается, так что после столкновения она не выплеснется наружу, а создаст ударную волну. Сила удара будет такой большой, что стакан разорвёт.

Подобный гидравлический удар (той же природы, что и глухой стук, который можно услышать в старом водопроводе при закрытии крана).

Когда бьют по бутылке, она очень быстро опускается. Жидкость внутри не реагирует на возросшее давление моментально, точно как в нашем случае, и возникает разрыв между водой и дном. Это очень тонкий разрыв в долю дюйма, но когда он схлопывается, удар выбивает донышко бутылки.

В нашем случае эти силы будут достаточно велики, чтобы разбить даже самые прочные стаканы.

Время t=20 мс.

Донышко улетает вниз вместе с водой и разбивается об стол. Вода расплёскивается вокруг, а во все стороны разлетаются кусочки стекла. А оторвавшаяся верхняя часть продолжает подниматься.

Время t=500 мс. Панорама стола с оптимистом, думающим: «Клёво!», и пессимистом, думающим: «О нет!»

Через полсекунды от начала отсчёта наблюдатели, услышав резкий хлопок, вздрагивают. Их головы непроизвольно следуют за взлетающим стаканом.

Время t=1 с, третий стакан разбился на мелкие кусочки.

Стакан набирает достаточную скорость, чтобы разбиться о потолок на мелкие кусочки…

Время t=1,5 с, третий стакан теперь представляет собой кучу осколков падающих сверху.

…которые теперь возвращаются на стол.

Время t=10 с, осколки третьего стакана впились в лицо оптимиста («Бесплатное стекло!») и пессимиста («Аааааа!»).

Вывод: если оптимист говорит, что стакан наполовину полон, а пессимист, что стакан наполовину пуст, — физик прячется под стол.

С просторов интернета

Темы

Политика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

18+

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Игры

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юмор

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Отношения

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Здоровье

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Путешествия

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Спорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Хобби

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Сервис

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Природа

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Бизнес

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Транспорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Общение

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юриспруденция

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Наука

Теги

Популярные авторы

Сообщества

IT

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Животные

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кино и сериалы

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Экономика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кулинария

Теги

Популярные авторы

Сообщества

История

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Недвижимость и ремонт

Теги

Популярные авторы

Сообщества