Hydrodynamická levitaceVeritasium

Koukněte na tohle! Není to paráda? Tohle je hydrodynamická levitace. Koukejte na to! Polystyrenový míček se vznáší na proudu vody. Je to velmi stabilní soustava. Skrze fontánu můžete prohazovat i frisbee. Což je zvláštní, protože voda naráží více do boku míčku.

Jako by to nedávalo žádný smysl! Můžete proud krátce přerušit, a přesto se bude dál vznášet. Podívejte! Není to super? Jak to může být tak stabilní? Jak tohle může být stabilní soustava? To vám teď vysvětlíme. Tohle je můj kamarád Blake, vynálezce hraček, který s tímhle nápadem přišel. Ukázal mi to a já si říkal, že za tím stojí nějaký zajímavý fyzikální jev.

Vodní žonglování. Nemůžu uvěřit, že to... že je možné takhle vyměnit míčky. Dokonce se vzájemně srazily. Ani ho to nevytlačilo ven. Jak tedy tenhle jev funguje? Možná si mnoho z vás vzpomene na pingpongový míček nad fénem. Ten se vznášel díky Bernoulliho jevu.

To můžete vidět tady. Zpomalili jsme proud vody. Jde tedy o laminární proudění. Tady můžete vidět, že celý míček je obalený vodou. Proud vody tryská vzhůru a pak kolem míčku. Stejně jako u pingpongového míčku, když se pohne k okraji proudu, zpomalí se proud tekutiny. Podle Bernoulliho rovnice se tím zvýší tlak proti rychleji proudící tekutině na druhé straně.

To zatlačí míček zpět doprostřed. Tak funguje rovnováha u tohoto míčku. U větších míčků ale pozorujeme něco jiného. Tohle je největší polystyrenový míč, který jsem našel, tak to vyzkoušíme. Měl bych to dát výš? Povedlo se to! Je obrovský!

To je neuvěřitelné! Koukni, jak tam tancuje! Vypadá, jako by měl každou chvíli spadnout, ale pořád se vznáší! Podívejte, jak se okolo něj obtáčí voda. To je paráda! Přemýšlel jsem, jak je to fyzikálně možné. Myslím, že se děje tohle. Když proud narazí do míčku, tlačí ho vzhůru.

Taky ho ale tlačí pryč od proudu. Je tedy zajímavé, že tam míček zůstane. Že je ve stabilní poloze. Když jsem se podíval na zpomalené záběry, uvědomil jsem si, že se voda obtáčí kolem míčku a odlétá směrem dolů. Jelikož míček působí na vodu silou ve směru dolů a ven, voda působí opačnou silou nahoru a dovnitř, která drží míček v proudu vody.

Je to díky přilnavosti vody k polystyrenu. Ze začátku jde pomaleji a voda se obtáčí kolem míčku. Tím se míček roztočí a odhazuje vodu na pravé straně. To působí vztlakovou silou a tlačí to míček zpět k proudu vody.

No tak! Jakmile se míček točí, zůstává v rovnováze. Když se přiblíží k proudu, sníží se množství vody kolem míčku. Tím se sníží síla, která míček tlačí do středu. A když se vzdálí od proudu, zvýší se množství vody kolem míčku a zvýší se tak síla, tlačící míček do středu.

To vytváří rovnovážný stav. Jakákoliv malá výchylka vytvoří sílu, která navrátí míček do rovnovážné polohy. Myslím, že tomu napomáhá i rotace míčku, která mu dává moment hybnosti, který míček stabilizuje. Není ale tak důležitá pro tyto míčky, ale určitě je důležitá pro kotouče. Když chcete levitovat kotouč, musíte ho správně natočit.

Nechat levitovat kotouč je mnohem složitější než u míčku. Aby to fungovalo, musí si zachovat vertikální polohu. Je to velmi složité i při slabém vánku. Můžeš sem přijít a natočit to? Tohle je jasný důkaz, že tu nejde jen o Bernoulliho jev. Je to díky rotaci kotouče, která z něj odstřeďuje vodu, což ho tlačí zpět do středu.

Je to paráda! Je to nejen skvělý pokus, ale můžete si s tím v létě i dost vyhrát. Vynalezl to můj kamarád Blake. Podívejte se na můj kanál InnoVinci a já vám ukážu, jak si to sami můžete postavit na zahradě. Odkaz najdete v popisku pod videem.

Jestli si to chcete vyrobit, podívejte se na to. Překlad: Zarwan www.videacesky.cz