Scientia

Una dintre cele mai interesante provocări pe care ni le poate oferi propria bucătărie este de a încerca să introducem un ou fiert foarte bine şi ulterior decojit într-o sticlă de lapte cu deschiderea de diametru mai mic decât cel al oului. Soluţia este una extrem de simplă şi constă în aprinderea câtorva hârtiuţe şi introducerea lor în interiorul sticlei (se pot folosi chiar şi beţe de chibrit în locul hârtiei), urmată de poziţionarea oului pe gura sticlei de lapte. Nu vor trece decât câteva secunde şi oul va fi în interiorul sticlei. Nimic mai simplu şi, totuşi, care este fizica din spatele micului nostru experiment de bucătărie?

Prima lege a lui Newton prezice comportamentul corpurilor în cazul echilibrului forţelor care acţionează asupra lor. Aceste obiecte vor fi în echilibru de mişcare şi vor avea acceleraţia de valoare nulă, fiind ori în mişcare uniformă, ori în repaus. Potrivit lui Newton un corp accelerează doar atunci când rezultanta forţelor care acţionează asupra sa are o valoare nenulă, deci când apare un dezechilibru între forţele respective.Îna cel moment respectivul corp îşi va schimba ori viteza, ori direcţia de deplasare, ori pe ambele.

La startul experimentului nostru, când oul se află în echilibru, poziţionat deasupra sticlei, forţele care acţionează asupra lui se anulează reciproc. Presiunea aerului din cameră însumată cu greutatea oului sunt egalate de reacţiunea sticlei la contactul cu oul plus presiunea generată de aerul din interiorul sticlei. Conform principiilor newtoniene, pentru a putea accelera oul, trebuie să creem un dezechilibru între aceste forţe. O variantă ar fi să împingem oul manual în interiorul sticlei, dar nu ne dorim asta şi, în plus, e posibil să-l deteriorăm astfel. Este de preferat să folosim aranjamentul din filmuleţul de mai sus. Dacă poziţionăm oul pe gura sticlei exact la momentul când chibriturile sau hârtiile folosite se opresc din ardere, aerul din interiorul sticlei va avea o temperatură mai ridicată decât în mod normal. Cum sursa de căldură a dispărut, acesta va începe să se răcească. Din moment ce oul etanşeizează foarte bine interiorul sticlei,  aerul de acolo, odată cu scăderea temperaturii, pierde şi din presiunea sa iniţială.

Am învăţat prin liceu la un moment dat despre transformările simple ale gazului ideal. Era vorba despre cele trei legi care descriu relaţiile între presiunea, volumul şi temperatura unui gaz (legile lui Boyle-Mariotte, Gay-Lussac şi Charles). Legea Charles, care descrie o transformare izocoră (care se petrece la volum constant), ne spune că presiunea unui gaz menţinut la volum constant creşte sau scade linear odată cu temperatura acestuia.

Deşi în cazul experimentului nostru nu avem de-a face cu o situaţie ideală, efectele sunt asemănătoare. Odată cu temperatura aerului din interiorul sticlei scade şi presiunea sa, astfel că apare un dezechilibru între forţele care acţionează asupra oului. Apare o forţă rezultantă nenulă care acţionează de sus în jos, oul fiind practic "supt" în interiorul sticlei datorită diferenţei de presiune create.

În continuare se naşte întrebarea: putem scoate oul din sticlă fără sa-l deteriorăm (asta în cazul în care a pătruns în sticlă întreg, aşa cum nu este cazul in clipul prezentat aici)? Răspunsul este da, iar principiul aplicat este acelaşi. Descrierea experimentului şi explicaţiile, în acest articol din seria Fizica distractivă.