Do góry dnem – doświadczenie z wodą i szklanką.

Materiały potrzebne do doświadczenia:

• Kieliszek (może być szklanka)
• woda
• karteczka papieru (ze sztywniejszą wychodzi lepiej)
• lepiej robić to nad miską lub umywalką 🙂

Odpowiemy na pytania:

• Jak udowodnić, że istnieje ciśnienie atmosferyczne?
• Czy można odwrócić do góry nogami szklankę z wodą i nie wylać wody?
• Co trzyma kartkę papieru pod szklanką?
• Dlaczego woda nie wylewa się ze szklanki trzymanej do góry dnem?

Jak wykonać doświadczenie?

Napełniamy kieliszek wodą (może być pełny, ale nie musi), przykrywamy go karteczką i przyciskając do kieliszka, odwracamy do góry dnem. Kartka utrzymuje się w miejscu, a woda nie wylewa się.

Wyjaśnienie dlaczego woda nie wylewa się ze szklanki lub z kieliszka?

Kiedy odwracamy kieliszek do góry dnem – na kartkę działają siły:

• ciśnienia atmosferycznego działającego z dołu
• siła grawitacji działająca z góry, która:
  • wywiera nacisk wody na kartkę
  • ściąga tę kartkę
• ciśnienia powietrza w kieliszku, które również działa z góry na kartkę papieru

Zaraz po odwróceniu kieliszka z wodą na papierową kartkę działające siły ciśnienia atmosferycznego są takie same więc się równoważą, znoszą. Jedyną siłą wypadkową w tej sytuacji działającą na układ woda-kartka pozostaje siła grawitacji, czyli ciężar wody i kartki. Dlatego woda wraz z kartką zaczną swobodnie opadać. Trwa to jednak bardzo krótko. Na ułamek sekundy układ rozszczelnia się i ucieka bardzo niewielka ilość tylko wody. W wyniku tego ubywa wody i słup wody w kieliszku obniża się.* Sprawia to, że powietrze wewnątrz kieliszka powiększa swoją objętość i spada jego ciśnienie. To rozrzedzone powietrze, naciska trochę słabiej na wodę niż powietrze zewnętrzne naciska na kartkę. Dochodzi do różnicy ciśnień wew. i zew. Zewnętrzne, wyższe ciśnienie przytrzymuje i dociska kartkę od dołu i powoduje, że woda się nie wylewa.

Dodatkowo, pomaga tu wzajemne przyciąganie między cząsteczkami wody oraz między cząsteczkami wody, kieliszka i kartki. Utrudnia ono cząsteczkom powietrza dostać się do środka.

To samo zjawisko widzimy kiedy wysysamy powietrze ze szklanki, a szklanka „przysysa się” do ust. Tak samo się dzieje, kiedy używamy haczyków na przyssawki w łazience.

Życzę udanej zabawy

Tutaj można zobaczyć inne przykłady doświadczeń z fizyki dla dzieci.

*Woda nie musi się wylać. Jeśli mocno dociśniemy ją do szklanki i chwilę przytrzymamy, to woda wsiąknie w kartkę. Ta ilość wsiąkniętej wody może wystarczyć, żeby kartka nie odpadła po puszczeniu jej. Jeśli zamiast kartki damy coś co nie wchłania wody, wówczas musi się trochę wody wydostać ze szklanki. Ale tylko na samym początku, aby spowodować spadek ciśnienia zamkniętego powietrza w kieliszku.