UT-studenten ontrafelen natuurkunde achter ultieme ‘water bottle flip’
Als je ‘water bottle flipping’ op YouTube zoekt, vind je bijna 400.000 filmpjes waarin mensen een flesje met water draaiend de lucht ingooien. Het flesje landt vervolgens – als het goed is – perfect op de onderkant en blijft staan. Sommige van deze filmpjes zijn miljoenen keren bekeken. Water bottle flipping is met recht een hype te noemen.
Tijdens het vak Dynamica & Relativiteit besloten vijf eerstejaars studenten Technische Natuurkunde van de Universiteit Twente zich samen te verdiepen in de natuurkunde achter het water bottle flipping. In nauwe samenwerking met de betrokken docenten schreven ze vervolgens het wetenschappelijke artikel.
Gewapend met een hoge resolutievideocamera, legde de projectgroep eerst een groot aantal worpen vast, onder meer met een vol flesje, met een flesje gevuld met twee tennisballen en met een flesje gedeeltelijk gevuld met water. Vervolgens analyseerden de studenten de filmpjes en zetten ze de bewegingen van de flesjes om naar natuurkundige formules. Dit leidde onder meer tot onderstaande natuurkundige formule voor de ultieme water bottle flip, die de studenten definieerden als de worp waarbij de hoeksnelheid maximaal verkleind wordt, waardoor de kans het grootst is dat het flesje op de bodem landt.
Onder de flessengooiers woedt op internet en op de sociale media een felle en langdurige discussie over wat de optimale vulling van het flesje is. De consensus is dat de optimale hoeveelheid water tussen een derde en een kwart ligt, maar hoe vol het flesje precies moet zijn, was niet duidelijk. Uit de formules van de UT-studenten komt nu naar voren dat optimale vulling alleen afhangt van de verhouding tussen de massa van een leeg flesje en de massa van een volledig gevuld flesje. Op basis van hun formules komen de studenten uit op een optimaal vulpercentage dat tussen de 20 en 41 procent ligt. Voor een flesje Spa van een halve liter ligt de optimale vulling bijvoorbeeld op 30 procent (en moet je dus 150 milliliter water toevoegen).
e natuurkunde achter een volledig vol, of juist een volledig leeg flesje, draaiend flesje is relatief eenvoudig. Dit omdat hierbij de draaisnelheid van het flesje constant is. Een vol waterflesje na een draai perfect op de bodem laten landen, is daardoor echter nagenoeg onmogelijk.
Als je een flesje gedeeltelijk met water vult, wordt het goed laten landen een stuk eenvoudiger. De reden hiervoor is dat het water zich tijdens de worp uitspreidt binnen de fles, met als gevolg dat de draaisnelheid sterk afneemt. Als het flesje zich in verticale positie bevindt, dus met de bodem naar boven of beneden, draait het flesje het minst hard, waardoor de kans het grootst is dat de fles netjes op zijn bodem landt.
Geen opmerkingen: