Salto fľaše

Na prvý pohľad môže trik s otáčajúcou sa fľašou pôsobiť jednoducho, no fyzika, ktorá sa za ním skrýva, je prekvapivo zaujímavá. Na úspešné pristátie fľaše navyše nestačí len šťastie, ale aj trochu praxe.

Tzv. bottle flipping v roku 2016 doslova ovládol internet. V máji toho roku vystúpil na pódium stredoškolák Michael Senatore s čiastočne naplnenou fľašou vody v ruke. Počas každoročnej školskej talentovej súťaže bolo hľadisko zaplnené do posledného miesta. Michael sa sústredil na stôl pred sebou a vyhodil fľašu do vzduchu tak, aby sa otočila. Fľaša urobila jednu otočku a pristála na stole vo zvislej polohe. Video sa stalo virálnym a Michael svoju slávnu fľašu neskôr predal za 15-tisíc dolárov.

Pomôcky

Plastová fľaša, voda z vodovodu

Postup

Ak ste ešte nikdy nevyskúšali bottle flipping, najprv si techniku trochu nacvičte. Dôležité je snažiť sa hádzať fľašu vždy podobným spôsobom – približne do rovnakej výšky, rovnakou silou a s podobnou rýchlosťou otáčania.

Keď si techniku nacvičíte, skúste fľašu hodiť s otočkou desaťkrát za sebou. Dôležité je, aby boli vaše hody čo najkonzistentnejšie. Koľkokrát pristála vo zvislej polohe? Teraz skúste desať pokusov s prázdnou fľašou. Podarí sa vám ju úspešne postaviť? Následne to skúste s úplne plnou fľašou. Je to ľahšie alebo ťažšie?

Zistite, aké množstvo vody vo fľaši je optimálne. Čo sa stane, ak je naplnená do polovice alebo do troch štvrtín? Pri akom množstve vody dosiahnete najväčšiu úspešnosť?

Bonus

Naplňte niekoľko rovnakých fliaš rôznym množstvom vody a nechajte ich cez noc v mrazničke vo zvislej polohe. Na druhý deň ich skúste prevrátiť. Je ľahšie alebo ťažšie úspešne prevrátiť fľaše s ľadom než s tekutou vodou? Prečo sa ich správanie líši?

Výsledky

Hoci sa výsledky môžu mierne líšiť v závislosti od techniky jednotlivca, pravdepodobne ste zistili, že najlepšie výsledky dosiahnete s fľašou naplnenou približne do štvrtiny až tretiny objemu. Naopak, úspešne prevrátiť prázdnu alebo úplne plnú fľašu je veľmi ťažké, možno až nemožné. Ak vyskúšate ten istý trik s ľadom vo fľaši naplnenej približne do tretiny objemu, nebude fungovať, pretože ľad vnútri sa nemôže prelievať.

Vysvetlenie

Moment zotrvačnosti tuhého telesa, napríklad prázdnej plastovej fľaše, sa počas otáčania nemení. Preto zostáva konštantná aj uhlová rýchlosť fľaše počas letu vzduchom. Fľaša sa teda otáča rovnomerne a je veľmi ťažké ovplyvniť jej polohu pri dopade tak, aby pristála vo zvislej polohe. Podobná situácia nastáva aj pri úplne plnej fľaši – voda vnútri sa takmer nemá kam presúvať. Rozloženie hmotnosti sa preto výrazne nemení a fľaša sa počas letu opäť otáča približne rovnakou uhlovou rýchlosťou.

Všetko sa však mení pri čiastočne naplnenej fľaši. Na začiatku je väčšina vody sústredená pri dne fľaše. Po vyhodení do vzduchu sa však voda začne rozlievať pozdĺž fľaše. Tým sa menia rozloženie hmotnosti, poloha ťažiska aj os rotácie celej sústavy. Časť hmoty sa pritom dostáva ďalej od osi otáčania. Z prvej a druhej fázy zobrazených na obrázku je zrejmé, že v druhej fáze je moment zotrvačnosti vzhľadom na danú os otáčania väčší. Keďže moment hybnosti zostáva zachovaný, uhlová rýchlosť sa musí zmenšiť a fľaša sa počas letu začne otáčať pomalšie, čo zvyšuje pravdepodobnosť, že pri správnom načasovaní dopadne na dno.     

Autorka článku: Mgr. Aneta Kolodzejová
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave