Jeśli położymy kulisty przedmiot na gramofonowej płycie, to po włączeniu mechanizmu starodawnego odtwarzacza muzycznego, zauważymy, że owo obłe ciało snadnie spadnie z płyty.
Dzisiejsza młodzież pewnie nie pamięta takich urządzeń, zatem powinna uwierzyć na słowo. Na karuzeli każdy chyba krążył i dzięki solidnym łańcuchom lub linom, nie odleciał zbyt daleko od osi obrotu - znakomita większość orbitujących wraca na twardą ziemię po wyłączeniu urządzenia.
Gdyby na dużej obracającej się płycie ułożyć rurę odpowiednio ukształtowaną i odchylającą się przeciwnie do ruchu obrotowego płyty, zaś początek rury zanurzyć w basenie umieszczonym w osi obrotu... Czy po napełnieniu rury cieczą, mielibyśmy urządzenie pompujące? Czy ciecz przemieszczałaby się od środka układu na zewnątrz?
Ilustracja - ebay.com
A gdyby na sporym globusie (o osi ustawionej pionowo) spiralnie rozłożyć rurociąg, także opozycyjnie odchylający się w stosunku do obrotowego kierunku bryły, przy czym początek rurociągu byłby zanurzony w zbiorniku z wodą na górnym biegunie owego modelu, zaś koniec byłby skierowany stycznie do równika? Czy po zalaniu wodą, ciecz ta wypływałaby z końca spiralnie ułożonego wodociągu? Płynęłaby samoistnie nawet w przypadku wyłączonego napędu obracającego globus - pod wpływem siły ciężkości, wszak urządzenie z globusem stałoby na ziemi naszej Ziemi. Po odwróceniu globusa (wlot rurociągu w położeniu bieguna dolnego), oczywiście woda nie płynęłaby przy wyłączonym napędzie wprawiającym globus w ruch. Po rozpędzeniu układu bryły z rurociągiem powyżej pewnej jednostajnej prędkości, woda zaczęłaby wypływać na równiku globusa. Gdyby oś kuli ustawić w położeniu poziomym, również obserwowalibyśmy wypływ wody.
Gdybyśmy w tych trzech położeniach zmierzyli zużycie energii elektrycznej (po osiągnięciu jednakowej prędkości obrotowej) oraz masę wody (a przy okazji jej prędkość przepływu) w czasie jednej minuty, to z kilku równań moglibyśmy wyznaczyć energię zużytą przez silnik oraz przekładnię, energię tarcia łożysk, energię oporu powietrza oraz energię oporu cieczy wewnątrz rurociągu. W równaniu przy pierwszym położeniu, energia potencjalna masy wody przepływającej przez minutę, byłaby po przeciwnej stronie, niż w drugim położeniu, natomiast w trzecim - równałaby się zeru, ale w takim przypadku należałoby ułożyć wodociąg w kształcie spirali zataczającej kąt 360 stopni. Aby wypływająca woda nie zakłócała wyników, należałoby ją wewnątrz globusa pompować z wylotu do zbiornika przy wlocie (w układzie zamkniętym), ale poprzez układ pompowy zasilany z innego źródła. Dzięki temu masa układu byłaby stała, natomiast licznik zużycia energii elektrycznej układu obracającego globus nie uwzględniałby przetaczania wody wewnątrz globusa. Aby rurociąg nie stwarzał dodatkowego oporu powietrza, należałoby go ukryć wewnątrz modelu globu.
Obliczenia można przeprowadzać dla wariantów - jednakowa prędkość obrotowa globusa lub jednakowa prędkość przepływu wody w rurociągu. Można także zmieniać średnicę rury. Opisano problem do przemyślenia raczej przez studentów, aby pokazać pewien model, na którym można testować teorię. Można również przyjąć program komputerowy, który mógłby odwzorować model tego globusa, ale w większym wymiarze, na przykład naszej... planety.
Dlaczego? Bowiem należałoby zastanowić się nad budową transkontynentalnego rurociągu (o parometrowej średnicy) z wodą słodką, która byłaby pobierana z dowolnej północnorosyjskiej rzeki. Linia wodociągu odchylałaby się w kierunku południowo-zachodnim, zaś zakończenie rurociągu znajdowałby się w Afryce, przy czym wzdłuż niego byłyby usytuowane pośrednie odbiory wody (na suchych obszarach).
Ciekawe - jak długo płynęłaby woda od miejsca poboru do ostatniego ujścia? Z jaką prędkością byłaby uprzejma to czynić? O ile zwolniłaby nasza poczciwa Ziemia swoją prędkość obrotową z powodu eksploatacji omówionego rurociągu?