Rotace vejce v mléce

16. duben 2017 | 17.00 |

Pokusem s roztočeným vajíčkem snadno poznáme, zda jde o vejce syrové nebo uvařené natvrdo. Když se vajíčko snadno roztočí a setrvává v rotačním pohybu, pak jde o jeho uvařenou variantu. V něm je totiž bílek a žloutek už v pevném stavu, těžiště vejce je stále na stejném místě, což umožnuje jeho dobrou rotaci. Po lehkém dotknutí skořápky vajíčka, dojde k jeho zastavení a vajíčko se přitom může vzpřímit na svou špičku. U syrového vajíčka není většinou žloutek umístěný přesně uprostřed vajíčka. Žloutek se může v okolním tekoucím bílku pohybovat, přičemž se mění umístění těžiště vajíčka. To má za následek jeho zpomalování rotace. Když se však při otáčení syrového vejce zlehka a krátce dotkneme jeho skořápky, dojde po oddálení ruky k jeho opětovnému roztočení. Příčinou je pokračující rotace kapalných složek vajíčka. A jak se chová roztočené vejce v kapalině?

Natvrdo uvařené vajíčko prsty roztočíme v mělké misce s obarveným mlékem. Je-li otáčení vajíčka dostatečně rychlé, pak mléko během otáčení vejce stoupá vzhůru po skořápce vajíčka. Spodní část vajíčka začíná být obalována tenkým filmem kapaliny. K tomuto jevu dochází při otáčení některých částečně ponořených objektů, jejichž poloměr se zvětšuje směrem vzhůru z povrchu kapaliny (např. kulečníkové koule, obrácený kužel apod). Kapalina vystoupí po povrchu až do výše maximálního průměru tělesa, odkud se působení odstředivé síly začíná od tělesa oddělovat.
Při vysokorychlostním nasnímání celé rotace vejce v mléce je patrné, jak se od něj postupně začnou oddělovat jeho kapičky. Jejich efektní trajektorie při odstříkávání z povrchu vajíčka lze zviditelnit tím, že je mléko vhodným způsobem obarveno.

Rotace těles v kapalinách o různých viskozitách je předmětem zkoumání vědeckých týmů. Profesor Tadd Truscott při svých výzkumech používá kulečníkové koule rotující ve vodě, sirupu či v glycerinu. V závislosti na rychlosti rotace se mění také tloušťka kapalinového filmu na povrchu tělesa, výška výstupu kapaliny po povrchu a vzdálenost dopadu uvolněných kapek. Podle Truscotta se zde uplatní několik fyzikálních jevů. Samotné šplhání kapaliny po povrchu je způsobené třením vejce o kapalinu a změnami tlaku vzduchu při rotaci vejce. Uplatní se zde Bernoulliho efekt: proudící vzduch kolem rotujícího objektu vytváří nižší tlak. Když se pohybuje vzduch rychle kolem povrchu objektu, tak vzniká menší tlak než když se pohybuje kolem objektu pomalu. Spodní část vejce ponořená v mléce se otáčí v kruhu o malém poloměru a tedy malou obvodovou rychlostí. Postupně se průměr vajíčka zvětšuje a s tím se také zvětšuje obvodová rychlost bodů na jeho skořápce. Tlak kolem něj poklesne natolik, že mléko vyšplhá, jak vysoko to půjde až k místu, které mu vzniklý nízký tlak umožní.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 0.00 (0x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře