Американские физики выяснили, почему от удара по горлышку у бутылки выбивается дно

Физики выяснили, что трюк с отбиванием дна бутылки посредством удара по ее горлышку связан с кавитационными "вскипанием" воды из-за ускорения.

Авторы исследования, Дэвид Дэйли и его коллеги из университета Бригэма Янга (штат Юта, США) участвуют в ежегодном конкурсе Gallery of Fluid Motion на лучшие видеоролики и снимки движущейся жидкости, сделанные в ходе тех или иных научных исследований.

В этот раз ученых заинтересовал фокус, который часто демонстрируют на вечеринках, когда от удара открытой ладонью по горлышку заполненной водой бутылки отлетает ее дно.

Изначально физики провели замедленную съемку трюка, потом, воспользовавшись акселермоетром, укрепленном на дне бутылки, измерили ускорение.

Полученные данные подемонстрировали, что сам по себе удар по горлышку не может повредить бутылку - тара оставалась целой, если в при ударе в ней не было воды.

Однако если бутылка была заполнена водой, удар приводил к появлению множества пузырьков у ее дна. Это так называемые кавитационные пузырьки - они возникают при резком снижении давления в жидкости. Затем давление восстанавливалось и пузырьки схлопывались - примерно в 10 раз быстрее, чем зарождались, что и приводило к появлению трещины и "откалыванию" дна.

Все эти детали физики смогли наблюдать благодаря замедленной видео съемке. Кроме того данные акселерометра показывали, что дно бутылки откалывается несколько позже удара ладонью - тоесть тогда, когда процесс кавитации набирает силу.

По словам ученых, этот фокус невозможно выполнить с газированной водой, так как пузырьки заполнятся углекислым газом и не будут схлопываться.

Отметим, ранее физики установили, что причиной расплескивания жидкости при колебании в сосуде являются флуктуации в периодичности индуцирующих колебаний.

Ученые рассматривали человека, несущего чашку с кофе как систему с вынужденными колебаниями и построили математическую модель. В ней ходьба вызывала колебания кофе в чашке. Резонансные частоты колебания кофе в цилиндрическом сосуде зависели от диаметра сосуда и высоты кофе.