Jeśli połączymy ze sobą dwa nadmuchane baloniki i pozwolimy, żeby powietrze między nimi przepływało w miarę swobodnie, będziemy oczekiwali, że ciśnienia w obu balonikach się wyrównają, a więc będą one tak samo nadmuchane. Tymczasem, ten który początkowo zawierał więcej powietrza, zabiera niemal całe temu drugiemu. Czyżby prawa fizyki tu nie działały?
To niemożliwe, żeby prawa fizyki nie działały, bo prawa fizyki są właśnie definiowane jako coś co zawsze działa. Po prostu większy wpływ mają inne efekty o których nie myślimy przy okazji nadmuchiwania baloników. Bo skoro baloniki i powietrze – to przecież musi chodzić o ciśnienie. I chodzi o ciśnienie, ale nie jest ono takie jak byśmy się spodziewali, ale nie zaczynajmy od końca.
By wykonać to doświadczenie, potrzebujemy dwóch baloników, które można bez problemu kupić w supermarkecie, jednak pewien problem może nastręczyć kupienie takiego zaworu na który te baloniki będziemy mogli założyć, a co pozwoli na otwieranie i zamykanie możliwości swobodnego przepływania powietrza między balonikami. Możemy jednak taki zawór samodzielnie wykonać.
Będziemy do niego potrzebowali dwóch zakrętek od wody mineralnej dla sportowców. Mają one takie specjalne zamknięcie które można bez problemu otworzyć i zamknąć zębami, a które jest wystarczająco szczelne. Zamknięcie to ma tę dodatkową zaletę, że naciągnięty na nie balonik nie spada ze względu na zgrubienie przy końcu zaworu.
Zakrętki potrzebujemy wraz z butelkami. Możemy skleić same zakrętki, ale to utrudni napełnianie balonów, które można najpierw założyć na koniec zaworu, a następnie odkręcić i nadmuchać. Butelki obcinamy przy samym „talerzyku”. Tu musimy uciec się do użycia piły, butelki które sprawiają wrażenie cienkich, przy szyjce mają ponad 1 mm grubości.
Końcówki butelek z gwintem i zakrętką sklejamy przy użyciu pistoletu klejowego. Gorący klej wyciskamy dość obficie na jedną z nich a następnie szybko dociskamy drugą.
Po kilkunastu sekundach nasz przyrząd jest gotowy:
Jeśli założymy na końce zaworów baloniki a następnie je nadmuchamy, to po otwarciu obu zaworów powietrze z tego który jest słabiej nadmuchany, przepłynie do tego który ma więcej powietrza: bogaty staje się bogatszy, a biedny biedniejszy.
Dlaczego tak się dzieje, przecież ciśnienie powinno się wyrównać. Po otwarciu zaworów, powietrze tak długo będzie przepływać, aż ciśnienia się wyrównają. Może to trochę potrwać, ale tak po prostu być powinno. Tymczasem widzimy, że tam gdzie powietrza było więcej, jest jeszcze więcej. Jedno i drugie jest prawdą. Fałszywe jest to czego nie powiedzieliśmy. To, że zakładamy, iż więcej powietrza oznacza większe ciśnienie. Co prawda tak nas uczono na lekcjach fizyki, ale na fizyce rozpatrywaliśmy twardy pojemnik w którym mogliśmy zmieniać objętość zmieniając ciśnienie. Tu mamy do czynienia z balonikiem – który jest elastyczny i który się rozciąga.
Ale i tu trudno powiedzieć co się dzieje. Przecież jeśli naciągamy gumę, to im bardziej chcemy ją naciągnąć – tym większą siłą musimy działać. A siła na jednostkę powierzchni – to przecież ciśnienie. I to też jest prawda, tylko znów pomijamy jedną istotną rzecz. Siłą która wywołuje napięcie balonika, nie przekłada się zbyt prosto na ciśnienie.
Najłatwiej wyjaśnić to na rysunku:
Siły naciągające powierzchnię balonika zaznaczono tu kolorem czerwonym. Działają one wzdłuż powierzchni, która jest kulą. Nie wchodząc w rachunek różniczkowy, możemy powiedzieć, że siły te są niemal równoległe do powierzchni balonika i ich rzut na kierunek prostopadły – jest niewielki, a do tego maleje wraz ze wzrostem średnicy. W efekcie im silniej balonik jest napompowany – tym mniejsze jest w nim ciśnienie. Oczywiście jest ono wyższe ot otaczającego, ale spada.
Zresztą – to przecież oczywiste! Bardzo trudno jest zacząć nadmuchiwać balonik, a potem już coraz łatwiej idzie.