2 stycznia 2013

Nauka spuszczania

Klikającym w nadziei na tekst naszpikowany linkami do redtube oświadczam - chodzi o spuszczanie... wody. No dobra, przyznaje się. Specjalnie spreparowałem tak prowokacyjny tytuł, ale i temat nie jest do końca poważny. Ci, którzy wczorajszy dzień spędzili nad muszlą klozetową, najpewniej widzieli też wir, który omiatał pozostałości ich sylwestrowej zabawy. Kierunek tego wiru stanowi zagwozdkę, na której wysypały się dwie z pięciu postaci, jakie niegdyś zaliczyłem do "top sceptycznego umysłu". Najpierw Lisa Simpson tłumaczy Bartowi, iż kierunek w jakim kręci się spływająca w zlewie woda zależy od siły Coriolisa. Następnie Dana Scully daje się oszukać Mulderowi, że dla USA istnieje tylko jeden kierunek w jakim wirować może woda, a każdy inny oznacza paranormalną anomaliię. To niestety nie koniec. Kilka lat temu laureat Nagrody Nobla z fizyki, David Politzer, popełnił tekst, w którym powiązał ułożenie się fusów na dnie szklanki z siłą Coriolisa. Co to za cholerstwo ta siła Coriolisa, że moje autorytety dają ciała przy tak prostym zagadnieniu? Siła Coriolisa występuje tam, gdzie mamy do czynienia z rotacją. Jest to ten rodzaj siły, który wykrzywia trajektorię lecących do nas przedmiotów, kiedy kręcimy się na desce lub karuzeli. Oczywiście dla osoby patrzącej z zewnątrz, przedmioty poruszają się po liniach prostych, jednak dla kręcących się ludzi wygląda to tak, jakby jakaś tajemnicza siła wyginała w łuk to, co kieruje się w ich stronę. Jako że wszyscy kręcimy się na wielkiej karuzeli zwanej Ziemią, ludzie usilnie dopatrują się działania siły Coriolisa w ludzkiej mikroskali. 

Ojcem afery zlewozmywakowej jest austriacki fizyk Ottokar Tumlirz. Do opinii publicznej mit przebił się dzięki czasopismu Nature i artykułowi z roku 1960 autorstwa Aschera Shapiro. Shapir zaobserwował efekt Coriolisa w swoim 1100 litrowym zbiorniku na 42 równoleżniku w Bostonie. Wyniki tego eksperymentu zostały potwierdzone m.in. w Japonii, w czerwcu zeszłego roku. Eksperymenty wykazały, że siła Coriollisa stanowi trzydziestomilionową siły grawitacji i prawie wszystko wpływa na kierunek wiru bardziej, niż to, na jakiej półkuli się znajduje. Temperatura wody, zabrudzenia, kształt pojemnika, ruch powietrza nad taflą płynu, dosłownie wszystko wpływa na kierunek wiru bardziej niż siła Coriollisa. To, że obserwujemy coś w ściśle kontrolowanych warunkach, nie znaczy, że ma też miejsce w naszym zlewie. Przecenianie siły Coriolisa jest przy tym nagminne. To prawda, że tornada na półkuli północnej kręcą się zwykle przeciwnie do kierunku wskazówek zegara, co nie znaczy, że nie ma kręcących się w stronę przeciwną. Może być też tak, że ramach tej samej burzy, cześć tornad kręci się w prawo, a część w lewo!

W 2007 roku Telewizja Polska wyemitowała program Wojciecha Cejrowskiego "Ekwador znaczy równik", w którym pan Wojtek prezentuje znaną równikową sztuczkę. Coś koło 6 minuty programu, Cejrowski łazi wraz z tubylcem po linii równika, zaś miejscowy wypuszcza z wanienki wodę raz na półkuli północnej raz na południowej. W tym miejscu miłośnicy programów podróżniczych mają prawo do małego deja vu. Jedna z najsłynniejszych scen jednego z najsłynniejszych cykli podróżniczych (Pole to Pole Michaela Palina) to historia Petera McLeary, Kenijczyka spuszczającego wodę z misek na równiku. To, co widzimy u Cejrowskiego, jest bliźniaczo podobne do tego, co widzimy u Palina, z jedną różnicą, która czyni ten problem zupełnie kuriozalnym. Ekwadorczyk pokazuje Cejrowskiemu wodę kręcącą się na półkuli północnej niezgodnie z ruchem wskazówek zegara. Tymczasem Kenijczyk prezentuje turystom, jak woda kręci się niezgodnie ze wskazówkami zegara na południu! Podobne rozbieżności mają miejsce we wspominanych filmach. W toalecie Simpsonów woda wiruje w kierunku przeciwnym do wskazówek zegara - i o tym fakcie Lisa poucza Barta. Natomiast w "Archiwum X", Muldera przeraża fakt właśnie kręcenia się wiru wody w kierunku przeciwnym do wskazówek zegara, bo w opinii agenta woda na półkuli północnej może kręcić się jedynie w stronę przeciwną. Jak widać ci, którzy dowodzą efektu Coriolisa w łazienkowym wirze, często sami nie wiedzą, w którą stronę ma się kręcić woda! Cejrowski podejrzewał, że oszustwo, które widzi opiera się na magnesach. Sądzę, że to sposób w jaki Ekwadorczyk napełnia dziurawą wanienkę decyduje o kierunku przyszłego wiru. Natomiast według Williama Stansfielda Kenijczyk nadawał pożądany kierunek wodzie, w czasie obracania się z naczyniem w kierunku zadanej półkuli. W tego typu oszustwach specjalnie używa się kwadratowych naczyń, ponieważ w kwadratowym naczyniu trudniej dostrzec, że woda znajdowała się w ruchu wirowym jeszcze nim odetkaliśmy korek. 

20 komentarzy:

  1. Przyszło mi kiedyś do głowy, że gdyby siła Coriolisa działała w małej skali tak, jak to sobie wyobrażają niektórzy, to wywoływałaby zaburzenia krążenia przy przewracaniu się z boku na bok.

    OdpowiedzUsuń
  2. U mnie to dopiero się dzieje - wypływająca woda z wanny potrafi się kręcić w różne strony w zależności od hmm dnia ;p

    A z czego wynika fakt, że pod koniec, wir zmienia kierunek?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Podejrzewam że przyczyną jest to, że w cienkiej warstwie wody prędkość obrotu pierwotnego wiru wywołuje turbulencje wirujące przeciwnie. Gdy woda się kończy, turbulencje na chwilkę odwracają kierunek wirowania.

      Usuń
    2. ...albo twój dom jest nawiedzony i to demon zmienia kierunek wiru, aby dać ci znać o swojej obecności.

      Usuń
    3. Też tak myślę.

      Usuń
  3. Czyli co wzywamy egzorcystę ? :)

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. koniecznie ;p
      Brak mi ostatnio rozrywki.
      A nie ma nic śmieszniejszego niż ludzka głupota.

      Taki egzorcysta w moim domu :)
      Koniecznie trzeba go zgrać z wizytą kolędową ;p

      Usuń
  4. Muszę przyznać, że do tej pory też myślałem, że wiry kręcą się zależnie od półkuli - głównie pod wpływem przedrukowywanej kiedyś w Angorze biografii Emila Zatopka, w której było opisane, jak Zatopek, będąc pierwszy raz na południowej półkuli, pobiegł do łazienki, żeby w zlewie zobaczyć efekt działania siły Coriolisa...

    OdpowiedzUsuń
  5. zmień dilera:)

    OdpowiedzUsuń
  6. Cytuje "Siła Coriolisa występuje wszędzie tam, gdzie obcujemy z rotacją. Jest to ten rodzaj siły, który wykrzywia trajektorię lecących do nas przedmiotów"
    Stwierdzenie to nie jest prawdziwe. Siła Coriolisa to siła działająca na każdy przedmiot znajdujący się w ruchu tj. posiadający niezerową prędkośc i odpowiedni jej kierunek - zgodnie z wzorem na odpowiedni iloczyn wektorowy.
    Innymi słowy ciało poruszające się do "nas" , gdzie my jesteśmy umiejscowieni na osi rotacji nie doznaje siły Coriolisa.
    Może nie jest to ważne dla samego tekstu, ale warto przemyśleć samą istotę tej siły.
    pozdrawiam
    R. Waligóra

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Nie do końca rozumiem, z którym zdaniem się nie zgadzasz? Z tym, że siła Coriolisa występuje wszędzie tam gdzie mamy do czynienia z rotacją? W zasadzie bardzo lobię tego typu uwagi bo pozwalają mi pokazać jak rzetelnie pisane są moje blogowe notki :) Zdanie które cytujesz brzmi w oryginale "The Coriolis effect can arsie in any situation involving rotation" i pochodzi z definicji efektu Coriolisa autorstwa Grahama Collinsa (tutaj oryginalny skan). Nim jednak zacytowałem to zdanie w formie o której mówimy, dotarłem do polskiego tłumaczenie (tutaj skan tłumaczenia) najpewniej autorstwa Rafała Bożka z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Warszawskiego.

      Usuń
    2. Jak piszesz o fizyce to nie cytuj tekstów tylko wzory

      F \approx | \vec{ \omega } \times { \vec v } |

      czyli iloczyn wektorowy omega przez v. A iloczyn wektorowy znika dla [ itd]. Tak więc nie dla każdej prędkości.

      Wynika z transformacji do układu nieinercjalnego. Jeśli wtedy chcemy pisać dalej F = ma to musimy po lewej stronie dodać kilka ciekawych wyrazów wynikających z transformacji. A tak prościej to siła Coriolisa wynika z tego, że jak ciało porusza się prostopadle do osi obrotu i chcemy aby miało taką samą prędkość kątową to musimy nadać większą/mniejszą prędkość liniową.

      Usuń
    3. W zasadzie jeśli mamy być ściśli, siła Coriolisa nie jest żadną siłą a złudzeniem siły.

      Usuń
    4. Nie jest ani moim, ani zapewne Twoim celem, dokładna fizyczna analiza własności siły Coriolisa. Gdyby tak było zapewne, jak wskazał już fizyk należałoby wyjść od odpowiedniego wzoru i po prostu omówić jego własności, po czym możliwe byłoby podanie szacunkowych obliczeń, które zapewne pokazałby wielkość tej siły dla różnych szerokości geograficznych, co skolei pozwoliłoby oszacować wpływ tej siły na ruch cieczy. Temat jednak padł, a ja podaje tylko stwierdzenie, które warto byłoby doprecyzować.
      Jak już zapisałem z samego wzoru wynika, że siła Coriolisa
      może być równa zero mimo posługiwania się układem rotującym, zatem nie jest w ogólności prawdą, że : "... występuje w każdej sytuacje w której mamy do czynienia z rotacją".
      Siła Coriolisa jest siłą wynikająca z wyboru takiego, a nie innego nieinercjalnego układu odniesienia, jest zatem tzw. siłą pozorną - z tego punktu widzenia po prostu brak doprecyzowania o jaki układ chodzi, innymi słowy - czy jest ona związana z faktem, że Ziemia jest układem nieinercjalnym, czy faktem, że w tym układzie odniesienia ciało rotuje ?
      Byc może nie jest to dla większości ważne, ale czasami
      ( zwłaszcza w tekstach posługujących się pojęciami fizycznymi ) warto o doprecyzowanie pewnych pojęć.
      PS. Tłumaczenie tekstu z języka obcego, dokonane nawet przez noblistę jeszcze nie jest argumentem za jego poprawnością
      ( akurat tutaj tłumaczenie jest ok. ), to raz ; po drugie zdanie wyrwane z kontekstu ( zwłaszcza w fizyce ) jest wielokrotnie pozbawione treści merytorycznej, co akurat tutaj dokładnie widać.
      Gdybyś podał dalsze tłumaczenie wiadomo byłoby przynajmniej o jakim układzie odniesienia myślał autor.
      pozdrawiam
      R. Waligóra

      Usuń
    5. Michale, w tłumaczeniu podanym przez Ciebie jest błąd.
      "can arise" powinno być przetłumaczone na "może się pojawić" zamiast "występuje". I to się zgadza. Efekt Coriolisa może się pojawić w każdym wirującym układzie odniesienia.

      Mój poprzedni komentarz był bez czytania tekstu i tłumaczenia. :-)

      Usuń
    6. Chciałbym zauważyć, że odpowiednią poprawki naniosłem już przy pierwszej wątpliwości. Fragmenty publikacji nie wrzuciłem po to aby zaciekle bronić swojego zdania, ale by pokazać, że sam tego nie wymyśliłem. Nie zgadzam się jednak z opinią, iż zdanie jest wycięte z kontekstu. Bardzo często w drobnych fragmentach edytuję pierwotny tekst i absolutnie nie uznaję to za ujmę. Wręcz przeciwnie, pisze je tylko po to, by inni mogli przeczytać i sprawdzić moje myślenie. No :)

      Usuń
  7. Kolega "Fidzyk" ciekawe czy jest też nauczycielem?
    A może katechetą?
    A z pewnością, jest nudny jak flaki z olejem. <- to była kropka

    OdpowiedzUsuń
  8. Kolega na egzaminie (fizyka, UJ) miał pytanie o te nieszczęsne kierunki wirów na poszczególnych półkulach. Problem polegał na tym, że asystent sformułował pytanie używając do tego zlewu (za mała skala do obserwacji efektu), czyli poprawna odpowiedź(wpływ siły Coriolisa) była błędna...

    Już nowy rok, z niecierpliwością czekam na kontynuację tradycji i jakiś wpis o przepowiedniach noworocznych.

    Pozdrawiam

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Jackowski zszedł w swoich przepowiedniach tak na psy, że nawet dziennikarze rokrocznie przeprowadzający z nim wywiady, śmieją się z jego wizji. Na 2013 przepowiedział utrzymanie się rządu, atak pisu, kryzys i słabe euro. Coś takiego nawet nie pretenduje do zdolności paranormalnych.

      Usuń
  9. Wy tu gadu gadu, a woda i tak się w odpływie kręci...

    OdpowiedzUsuń