Pijący ptak

Fizyka wcale nie musi być trudna – szczególnie, jeśli zdobywanie wiedzy odbywa się poprzez zabawę. Zamiast wkuwać na pamięć suche regułki, warto poznać zjawiska fizyczne w praktyce. Pomoże w tym Pijący ptak – niepozorna zabawka, która hipnotyzująco czerpie wodę ze szklanki. Będzie czerpać ją tak długo, aż... Jeśli znasz odpowiedź na to pytanie – świetnie. Jeśli nie – dowiesz się, wykonując fascynujący eksperyment.

Żeby doświadczyć tych fizycznych niezwykłości, wcale nie musisz być magikiem. Nie musisz też posiadać specjalistycznego sprzętu – wystarczy Pijący ptak i szklanka napełniona wodą. Gdy tylko głowę ptaka zmoczysz wodą, zacznie on moczyć dziób w wodzie, następnie wróci do pozycji wyjściowej – po to, aby za chwilę znów pochylić się nad szklanką.

Ta hipnotyzująca zabawa wydaje się nie mieć końca? Jeśli poznasz mechanizm działania Pijącego ptaka, łatwo zatrzymasz jego ruch. 

Pijący ptak to doskonały przykład silnika cieplnego – urządzenia, które zamienia energię cieplną na energię mechaniczną.

Chcesz wiedzieć więcej? Czytaj dalej!

Ptaszek zbudowany jest z dwóch szklanych baniek, z których jedna pełni rolę głowy ptaka, a druga jego korpusu. Głowa (owinięta dobrze chłonącym wodę materiałem) i korpus połączone są szklaną rurką, a połączono je w taki sposób, że dół rurki przechodzi do dolnej bańki, gdzie zanurzony jest, w wypełniającej do około połowy objętości korpusu, cieczy. Jest to bardzo lotna ciecz, której szybkość parowania mocno zależy od temperatury. Cała ta konstrukcja umieszczona jest na wspornikach, nóżkach ptaka, w taki sposób, że ptak może się obracać wzdłuż poziomej osi.

Pijący ptak działa w swój hipnotyzujący sposób, ponieważ zimno mu w głowę. Pomimo tego, że nosi kapelusz... 

Woda, którą nasiąknął materiał znajdujący się na dziobie zabawki zaczyna parować, pobierając ciepło z głowy ptaka, a więc ochładza ją (z tego samego powodu jest nam zimno, kiedy jesteśmy mokrzy; woda paruje pobierając ciepło z naszego ciała). Wraz z obniżeniem temperatury głowy zabawki, maleje temperatura zawartego w głowie gazu, a to sprawia, że maleje jego ciśnienie.

Doszliśmy więc do sytuacji, w której mamy różnicę ciśnień w bańce górnej (głowie) i w bańce dolnej, a ponieważ te dwie bańki są ze sobą połączone rurką, wyższe w tym momencie ciśnienie w dolnej bańce, wtłacza znajdującą się w niej ciecz przez rurkę do góry. Prowadzi to do przesunięcia się środka masy układu powyżej osi obrotu korpusu, co w rezultacie powoduje przechylenie się ptaka w stronę ustawionej obok niego szklanki z wodą. W momencie kiedy ptak zanurza dziób w wodzie, kolorowa ciecz wtłoczona do rurki spływa z powrotem do dolnej bańki. Ptak wraca do pozycji pionowej i cykl zaczyna się od początku. 

To periodyczne zachowanie zabawki będzie trwało, dopóki nie zajdzie co najmniej jedna z kilku możliwych sytuacji:

• pierwsza, to doprowadzenie do wyschnięcia głowy ptaka i brak możliwości ponownego zwilżenia jej.
• druga, dużo ciekawsza z fizycznego punktu widzenia, to taka, by doprowadzić wilgotność otoczenia głowy ptaka do takiego stanu, aby występowała równowaga między ilością wody jaka wyparowuje z głowy ptaka i jaka się na niej osadza. Krótko mówiąc, musimy umieścić zabawkę w środowisku wypełnionym parą nasyconą (ile wody wyparuje, tyle pary się skropli). Można to uzyskać przykrywając działającą zabawkę szklanym kloszem. Po jakimś czasie pod kloszem ustali się para nasycona i ptaszek przestanie działać z opisanych wyżej powodów.

Czy pijący ptak to perpetuum mobile? Niestety nie... Podczas pracy ptaka dochodzi do wymiany energii cieplnej zabawki z otoczeniem. Zabawka nie jest więc maszyną wiecznego ruchu...

Ciekawostki

Ptak został wymyślony przez Milesa V. Sullivana w 1945 roku, a pomysł opatentowany został w roku 1946. Miles Sullivan był doktorem, wynalazcą i naukowcem w laboratoriach Bell w Murray Hill, w stanie Nowy Jork, w USA.

Zabawka pojawiła się w jednym z najpopularniejszych amerykańskich seriali animowanych The Simpsons aż trzy razy. Były to odcinki: "Brother, Can You Spare Two Dimes?", " King-Size Homer " i " Das Bus ". W odcinku "Brother, Can You Spare Two Dimes?" przyrodni brat Homera - Herb Powell prezentuje pijącego ptaka, jako przykład wielkiego wynalazku. Gdy Herb opowiada Homerowi o własnym wynalazku, ten, zahipnotyzowany zabawką wcale nie słucha brata, proponuje Herbowi nawet odkupienie od niego zabawki. W "King-size Homer", Homer pracując w domu na służbowym komputerze używa cyklicznego ruchu pijącego ptaka do ciągłego naciskania klawisza "Y" (ang. yes=tak) na klawiaturze, sterując tym sposobem urządzeniem wentylacyjnym w elektrowni jądrowej. W odcinku "Das Bus" pijący ptak jest widoczny na biurku Homera.

Ptak pojawia się również w kreskówce Merrie Melodies, w odcinku z 1951 roku pt. "Putty Tat Trouble". W odcinku tym, kanarek Tweety obserwuje "pijącego" wodą ze szklanki ptaka i myląc go z prawdziwym ptakiem pyta, czy może się przyłączyć. Cykliczne skinienie pijącego ptaka odbiera jako zgodę i przyłącza się naśladując wahadłowy ruch zabawki. Wkrótce po tym Sam, kot walczący z innym kotem - Sylwestrem - o prawo do zjedzenia Tweetiego, przez pomyłkę połyka ptaka-zabawkę, w skutek czego, ciało kota zaczyna również wykonywał okresowe ukłony, w rytm pijącego ptaka.

Inne seriale, w których można dojrzeć tą kultową zabawkę to np. "South Park", "Family Guy".

Zabawka znalazła się również na dużym ekranie. Można było ją zobaczyć w scenach takich filmów, jak chociażby "Obcy" (1979) Ridleya Scotta, "Darkman" (1990), "Max Payne" (2008)...