097 – Tornade de bouteilles

Vortex d’eau

2 bouteilles en plastique (= bouteilles en PET, recommandation : volume 1,5 litre, absolument transparent !)
Connecteur en plastique dur, disponible dans le commerce

Ou faites-en un vous-même :

Rendre rugueuse la surface des deux couvercles avec du papier de verre et les coller ensemble
Utilisez les ciseaux pour percer un trou au centre des couvercles. Le diamètre doit être d’environ 5 mm.
Remplissez l’une des deux bouteilles d’eau en laissant environ cinq centimètres d’air en haut.
Vissez la deuxième bouteille vide sur le dessus du connecteur.
Retournez les deux bouteilles pour que la bouteille pleine monte.
Faites tourner l’eau dans la bouteille supérieure en tourbillonnant. Cela demande un peu de pratique. Faites tourner la bouteille comme un grand verre d’eau, toujours en cercle, comme si vous remuiez dans une grande casserole.
Gardez les bouteilles immobiles et surveillez !

Si la connexion n’est pas complètement serrée, placez un bol en dessous ou expérimentez à l’extérieur.
Expérimentez en tournant la bouteille plus lentement ou plus vite

Le vortex de la baignoire exerce une grande fascination !
La forme du vortex peut être expliquée théoriquement avec les mathématiques de l’école secondaire : Le vortex est une conséquence de la conservation du moment angulaire :

1ère Tâche:

Expliquez pourquoi une particule d’eau m dans un vortex d’eau tourne plus vite (c’est-à-dire une vitesse de rotation v plus grande) plus elle se rapproche de l’axe de rotation ! Cela se produit lorsqu’il est aspiré dans le vortex.

2nde Tâche:

Spectacle: La surface forme un hyperboloïde de rotation !
Remarque: L’inclinaison de la surface de l’eau (angle α ) résulte de la somme des forces de la force centrifuge et de la force de poids de la pièce volumétrique. (Forces dans le référentiel en rotation)