mezzo pieno, mezzo vuoto.

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mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 13/08/2012 10:57

E voglio dire, VUOTO.

Qualcosa a cui pensare sulla spiaggia, nelle giornate afose di lavoro, nella solitudine di un ufficio vuoto...

Ammettiamo di avere tre bicchieri su un tavolo. Uno, quello in centro, il tipico bicchiere mezzo pieno: acqua sul fondo, aria sopra. A destra lo stesso, ma anziche' meta' pieno d'aria, meta' VUOTO. A sinistra l'acqua, anziche' essere sul fondo, e' in cima. I bicchieri, comunque, sono aperti sopra (vedi foto sotto). Ovviamente la situazione di destra e di sinistra e' estremamente instabile e difficile da produrre, ma cosa succederebbe se cosi' fosse?
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A voi i possibili scenari. Se gia' SAPETE la risposta non postatela. Pensatela e lasciatela pensare.

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Bubillus » 13/08/2012 11:39

Mi cospargo il capo di cenere ma non ci ho capito un cicca. Devo dare qualcosa per scontato? Come fa il bicchiere di destra ad essere aperto ed avere la metà superiore vuota? A me hanno insegnato che il vuoto è l'assenza di materia in un volume o in uno spazio chiusi (e non era la maestra delle divisioni e delle moltiplicazioni -.- ) quindi il fatto che ci siano aria sopra e acqua sotto vuol dire che non c'è vuoto. O devo considerare "aperto", "acqua" e "vuoto" in un altro modo?
EDIT: uhm uhm uhm algebra booleana?
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 13/08/2012 12:39

Bubillus wrote:Mi cospargo il capo di cenere ma non ci ho capito un cicca. Devo dare qualcosa per scontato? Come fa il bicchiere di destra ad essere aperto ed avere la metà superiore vuota?
Ovviamente la situazione di destra e di sinistra e' estremamente instabile e difficile da produrre
Come dicevo, non importa come si sia arrivati a produrre tale situazione, ammettiamo che ci arriviamo. In una frazione di secondo probabilmente i vuoti non saranno piu' esattamente vuoti. Ma cosa succede nei prossimi secondi?

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Bubillus » 13/08/2012 13:50

Quindi le condizioni di partenza sono assolutamente ipotetiche. Lo so che mi vado a cacciare in un ginepraio e che probabilmente c'è una soluzione logica tipo "2!" o "Pippo!"... però per esempio il bicchiere fatidico di destra, dipende anche dalla temperatura, ma diciamo che per miracolo è così come è rappresentato, pronti via, come si diceva la natura aborrisce il vuoto e quindi l'aria entra dall'alto, una frazione superficiale dell'acqua forse ha fatto in tempo ad evaporare ma poi la pressione rimette tutto a posto come nel bicchiere di mezzo. Lo stesso per il bicchiere di sinistra la massa d'acqua cade giù e il suo posto viene preso dall'aria.
Ma tanto lo so che c'è un inganno e che poi la soluzione sarà 2 o Pippo.
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by CuginoIt » 13/08/2012 14:09

Premetto che non so assolutamente la situazione... un chiarimento: i bicchieri sono comunque aperti? cioè, nella configurazione a destra l'aria può entrare nel bicchiere? Oppure sono sigillati? La pressione fuori è normale?

Il bicchiere mezzo "vuoto" con acqua in basso è facile da fare quando è capovolto... basta una bacinella di acqua e poi si costruisce tipo barometro. Ovviamente nel vuoto rimane vapore acqueo.

In generale però la situazione è così tanto fuori equilibrio che non ci credo esista una sola soluzione: secondo me dipende dal volume e dalla forma del bicchiere. La cosa più ovvia, se i bicchieri sono aperti, è che si "riempiono" dell'aria fuori a pressione normale prima di poter fare qualunque altra cosa (tipo bollire). Però per bicchieri grossi e allungati magari l'acqua ha il tempo di bollire un poco.... francamente però finchè non vedo non credo ^^

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by France » 13/08/2012 14:53

a sinistra il vuoto risucchia l'acqua, a destra invece sia l'acqua che l'aria vengono risucchiati fino a riempire il vuoto e a quel punto l'acqua ricade verso il basso. Il tutto premettendo che non si verificano cambiamenti nello stato della materia, tipo l'acqua a vapore o a ghiaccio.
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 13/08/2012 15:17

Rispondo e stimolo
CuginoIt wrote:i bicchieri sono comunque aperti? cioè, nella configurazione a destra l'aria può entrare nel bicchiere? Oppure sono sigillati? La pressione fuori è normale?
Si si, bicchieri aperti, 1 atmosfera, temperatura ambiente, immaginateli su un tavolo. Bicchieri di tutti i giorni, in vetro.
Il bicchiere mezzo "vuoto" con acqua in basso è facile da fare quando è capovolto... basta una bacinella di acqua e poi si costruisce tipo barometro
mica tanto. Per fare il vuoto il bicchiere deve essere alto 10 metri (un atmosfera), o sbaglio? Se lo ribalti mezzo pieno d'aria, non fai il vuoto.
France wrote:a destra invece sia l'acqua che l'aria vengono risucchiati fino a riempire il vuoto e a quel punto l'acqua ricade verso il basso
Mh... una soluzione un po' piu' articolata. Ma se risucchia l'acqua, crea altro vuoto sotto?
France wrote:Il tutto premettendo che non si verificano cambiamenti nello stato della materia, tipo l'acqua a vapore o a ghiaccio.
Beh, ma questo fa parte della domanda. Credi che l'acqua evapori? Tanto? Poco? Ghiaccia? Tutta?

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Bubillus » 13/08/2012 15:46

Mano[FA] wrote:Mh... una soluzione un po' piu' articolata. Ma se risucchia l'acqua, crea altro vuoto sotto?
Uhm... in realtà il vuoto non "risucchia" l'aria o l'acqua in quanto tale. Nel bicchiere di sinistra entra in gioco la sola gravità. Senza andare a sindacare come è stato possibile avere l'acqua "appesa" con nulla sotto poco importa se sotto c'è vuoto oppure altra aria. Si tratta di acqua e quindi cade. Essendoci il vuoto cade e basta e il suo posto viene preso nel bicchiere da una massa equivalente in peso di aria. Se sotto invece che il vuoto ci fosse stata aria questa sarebbe risalita sotto forma di bolle che una volta arrivate in superficie si miscelano con l'aria che sta prendendo il posto della massa d'acqua in movimento verso il basso. Questione di differenza di stato (l'acqua è liquida e l'aria gassosa), di densità dei 2 fluidi, di pressione, di tensione superficiale etc etc.
Il bicchiere centrale mi pare in equilibrio.
Nel bicchiere di destra non c'è alcun "risucchio" dell'acqua verso il vuoto perché presumo che le pareti del bicchiere siano solide ed impermeabili anche all'aria e quindi l'acqua non risenta della pressione atmosferica esterna (siamo a livello del mare vero?) La situazione è esattamente analoga al quella del bicchiere di sinistra, aria e acqua sono entrambi dei fluidi, e quindi come prima era l'acqua a cadere ora è l'aria che per gravità va ad occupare lo spazio vuoto. C'è da dire che nel vuoto non essendoci alcun mezzo non c'è pressione e quindi la superficie dell'acqua al tempo zero subisce un processo di evaporazione accelerato rispetto a quello che avviene naturalmente in presenza della pressione della normale colonna d'aria. E' esperienza comune che l'acqua della pasta bolle prima in montagna rispetto al mare proprio perché i (mettiamo) 2000 metri di colonna d'aria di differenza "pesano" di meno sull'acqua. Quindi diciamo che al tempo zero un po' di vapore acqueo è andato a riempire il vuoto e si miscela con la massa d'aria in caduta. Alla fine tutti e 3 i bicchieri si assomiglieranno.
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by France » 14/08/2012 01:45

il punto è che non so cosa succede con il vuoto. Probabilmente un liquido cercando di occupare il vuoto potrebbe diventare gassoso, ma non lo so.
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by CuginoIt » 14/08/2012 18:34

Sì, hai ragione Mano. Ho detto una cazzata: ci vuole un bicchiere di 10m :) Oppure bisogna estrarlo dall'acqua molto velocemente, e chiuderlo in qualche modo.
Per farmi perdonare posso dirvi che, per il terzo bicchiere, supponendo che la parte vuota del bicchiere sia alta fra i 3 e i 4 cm, le molecole di azoto dell'aria a temperatura ambiente "riempiranno" il vuoto in circa 1/10000 di secondo, quindi questa è la scala di tempi su cui occorre ragionare. Io credo che in questa scala di tempi l'acqua non faccia a tempo a bollire e che ben poco vapore ha il tempo di alzarsi prima che l'aria riempia il vuoto. Potrei però sbagliarmi (le molecole di acqua sono comunque più leggere di quelle di azoto...).

Nel primo caso invece intuitivamente io penserei che l'aria schiaccia l'acqua sul fondo del bicchiere piuttosto in fretta e, di conseguenza, l'acqua non credo cada per gravità ma per effetto della pressione dell'aria. Poi non so se l'acqua rimbalza in alto. In questo primo caso, credo, le scale di tempi sono più lunghe e in questo regime penso ci sia un altro effetto che potrebbe verificarsi: il bicchiere si solleva! Infatti il bicchiere ha una pressione esterna normale e una interna bassa e quasi nulla nella direzione verticale (Mano ha però disegnato le pareti del bicchiere non verticali, la qual cosa influisce per via della pressione esercitata dall'acqua), il che mi fa pensare che il bicchiere debba sentire una spinta verso l'alto simile a quella verso il basso dell'acqua e quindi data da una atmosfera.

Questo effetto credo non si veda nel terzo bicchiere per il semplice fatto che nel decimillesimo di secondo che l'aria impiega a rimbalzare sull'acqua il bicchiere non si muove abbastanza, mentre nel primo caso i tempi sono più lunghi e il vuoto dovrebbe sopravvivere un poco di più.

La seconda configurazione è stabile nell'ordine dei minuti... poi dipende dall'umidità dell'aria se l'acqua asciuga, piove o rimane così ^^

Tu cosa dici Mano? e soprattuto, dove hai preso questo quesito malato??

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Bubillus » 14/08/2012 19:04

CuginoIt wrote:Tu cosa dici Mano? e soprattuto, dove hai preso questo quesito malato??
Tu parli con saggezza, mi associo al quesito
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 14/08/2012 21:54

Eh eh, vedo che il fisico del gruppo inizia a far girare le rotelle (e controllare costanti) e si creano scenari interessanti.

Voglio lasciarvi un po' di tempo per ragionare, tirare congetture, fare ipotesi. Io purtroppo l'ho trovato e letto, quindi non ho avuto il tempo per pensarci. Non era un quesito, ma ho subito pensato a voi.

Difficile adesso commentare su quello che avrei detto tre giorni fa, ma decisamente sarei stato d'accordo con QG che, nel bicchiere di sinistra, l'acqua non cade per la sola gravita'. Il vuoto (o meglio, la pressione esterna) sicuramente esercita una certa forza sul "blocchetto" d'acqua e lo spinge giu'. La possibilita' che poi "rimbalzi fuori" e' interessante, ma l'acqua non e' mai stata particolarmente elastica... ma magari le pareti un po svasate potrebbero dargli una spinta verso il centro e quindi far venir su una colonna d'acqua cantrale... chi lo sa ;)

Anche l'opzione che "il bicchiere si sollevi" adesso che ci penso e' plausibile! l'orrore de vuoto devono averlo sia l'acqua che il bicchiere ;)

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by CuginoIt » 15/08/2012 09:12

Quello che non so di preciso riguardo il bicchiere che si solleva è quanto influenza l'inclinazione delle pareti del bicchiere. Se la superficie fosse assolutamente liscia (magari un bicchiere di cristallo?), allora penso che la spinta si ha solo per pareti un po' inclinate verso l'esterno. Con pareti verticali e lisce credo invece che l'effetto non si senta; per pareti di vetro e non di cristallo però sono so quanto le pareti sono irregolari rispetto alle dimensioni delle molecole di aria fuori.

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 15/08/2012 10:26

Ma, non capisco perche' le pareti dovrebbero fare la differenza. La spinta verso l'alto del bicchiere verrebbe principalmente da "sotto" (un bicchiere appoggiato su un tavolo non aderisce come una ventosa) e se pensi ci sia attrito (anche se l'acqua e' un lubrificante) l'attrito lo sente anche l'acqua per scendere...

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by CuginoIt » 15/08/2012 14:49

Ok. Direi che ci sta che la spinta venga da sotto... il tavolo non sarà molto liscio e nemmeno la base del bicchiere...

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Bubillus » 16/08/2012 08:17

Qualche osservazione post-ferragosto. Occorrerebbe conoscere le dimensioni esatte del bicchiere, l'altezza, l'angolo delle pareti, la sezione (presumo circolare), il diametro della bocca da cui ricavare, sapendo gli altri dati, i diametri delle altre sezioni ed il materiale di cui è fatto. Comunque partendo dal presupposto che il blocco d'acqua al tempo -1 è un tronco di cono che occupa 1/n dell'altezza del bicchiere, al tempo 0 (quando l'ipotetico campo di forza modello Star Trek che lo divide dal vuoto sottostante viene disattivato) la massa d'acqua viene sottoposta a due forze che la spingono verso il basso, la gravità e la pressione dell'aria sulla superficie, e risente anche dell'attrito che le pareti del bicchiere esercitano sulla superficie esterna del tronco di cono che fa in modo che il centro del blocco d'acqua dovrebbe toccare il fondo del bicchiere prima delle parti più esterne che vengono "frenate" dalle pareti (il tronco di cono si deforma nel percorso verso il basso ed entra in gioco l'indice di viscosità dell'acqua). In più, dato che la sezione del bicchiere si restringe verso il basso, ci dovrebbe essere anche una accelerazione dovuta alla variazione della sezione, ma qui occorrerebbe fare dei calcoli più precisi.
Quindi, se al posto di un bicchiere avessimo un cilindro con le pareti che non causano attrito il blocchetto cadrebbe (o verrebbe spinto giù... devo fare i conti non sono convinto) in moto accelerato uniforme. In effetti la forma del bicchiere a il materiale di cui è fatto modificano sia la forma che l'accelerazione della massa d'acqua.
EDIT a ben pensarci in assenza di attriti non dovrebbe esserci accelarazione... o no? boh?
EDIT 2 ma no che pirla certo che c'è accelerazione anche in assenza di attriti! c'è una variazione infinitesimale e continua della forza di gravità e della pressione atmosferica tra la cima ed il fondo del bicchiere! Anche immaginando un tubo vuoto perfettamente verticale e senza attriti l'acqua accelera!!!! E si deforma!!! E' molto elastica quindi la differente attrazione gravitazionale tra il centro della sua massa e la superficie sarebbe sufficiente a deformarla!!! Oh numi!
Tra l'altro, presumo che la quantità di acqua nei bicchieri sia identica anche se vedendo i disegni sembra che l'altezza del blocchetto di sinistra sia uguale a quella dei blocchetti centrale e di destra nel qual caso il bicchiere di sinistra conterrebbe più acqua, vista la sua forma.
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by ayakuccia_o.O » 17/08/2012 10:09

mah...secondo me non state benissimo voi :ghost:

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 17/08/2012 12:17

Se non avete ancora avuto il tempo di pensarci, fermatevi qui. Se ci avete pensato o non avete voglia, ecco la fonte e la spiegazione di cosa succede.

Godetevela.

E qui sotto i commenti

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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Bubillus » 20/08/2012 08:31

Bello. A partire dal passaggio dei 2 millisecondi quindi la pressione esterna tende a comprimere il bicchiere e l'acqua in esso contenuta e la velocità relativa dell'uno verso l'altra causa un impatto così forte da rompere il fondo del bicchiere. Però ho fatto fatica a capire come mai il bicchiere inizia a sollevarsi. Cioè la pressione esterna, che agisce sulla superficie dell'acqua e sulle pareti del bicchiere da tutte le direzioni, non si compensa in qualche modo? Dice "The air pressure is trying to squeeze the glass and water together" quindi la pressione esterna al bicchiere spinge su tutte le pareti (verticali e fondo) mentre l'acqua agisce come un pistone che scorre dentro il bicchiere spinto verso il basso dalla pressione atmosferica. La spinta interna dell'acqua sulle pareti sommata alla pressione che agisce sul bicchiere dall'alto è quindi poco significativa rispetto a quella che si applica alle pareti e al fondo? Ma quindi mi chiedo, da gnurànt, è necessaria la presenza dell'acqua a far sollevare il bicchiere oppure un qualsiasi bicchiere vuoto (ma vuoto vuoto) e tappato in cima da una membrana dovrebbe esibirsi in un take-off modello Sputnik??
Mi ero perso in visioni apocalittiche di tubi chilomentrici sotto vuoto in cui far scorrere l'acqua, e cercavo di immaginare che forma poteva assumere se sottoposta alle forze che si combinavano l'una con l'altra. Se non sottoposta a gravità e pressione che forma avrebbe una secchiata d'acqua? Quella del secchio?
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Re: mezzo pieno, mezzo vuoto.

Post by Mano[FA] » 20/08/2012 10:27

Bubillus wrote:Però ho fatto fatica a capire come mai il bicchiere inizia a sollevarsi. Cioè la pressione esterna, che agisce sulla superficie dell'acqua e sulle pareti del bicchiere da tutte le direzioni, non si compensa in qualche modo?
Se pensi al bicchiere in centro, e' quello che, di fatto, succede. La pressione atmosferica in tutte le direzioni si bilancia e il sistema e' in equilibrio. A sinistra, invece, il bicchiere ha pressione atmosferica in tutte le direzioni tranne che da sopra, perche' non c'e' nulla che eserciti una forza SUL BICCHIERE dall'alto. In maniera simile, l'acqua, non ha alcuna forza esercitata dal basso. Quindi l'acua inizia ad accelerare in giu', il bicchiere in su. Una forza moooolto piu' intensa di quella gravitazionale. Quando acqua e bicchiere si incontrano, vanno talmente veloci che l'acqua spacca il bicchiere!

A destra avviene una cosa simile, ma l'aria riempie il vuoto talmente in fretta che l'accelerazione dura talmente poco che il bicchiere, praticamente, non prende alcuna velocita'.

Se, come dici tu, metti una "membrana" in cima al bicchiere, beh, dipende dalla membrana. Se questa e' forte abbastanza da non rompersi, allora trasferisce la forza della pressione verso il basso sui bordi del bicchiere che, quindi, ora e' in equilibrio. Bisogna vedere se il bicchiere e' forte abbastanza da sopprotare a lungo una pressione di un'atmosfera... Immagino pero' che trovare tale membrana sia parecchio difficile. Sarabbe come appoggiare tale membrana su quel bicchiere pieno d'aria ad 1 atmosfera, e metterci sopra una colonna d'acqua di circa 10 metri con lo stesso diametro dell'apertura del bicchiere.
Se non sottoposta a gravità e pressione che forma avrebbe una secchiata d'acqua? Quella del secchio?
All'inizio si. Poi da una parte tenderebbe a diventare sferica (le molecole d'acqua si atttraggono) dall'altra pero' inizierebbe a bollire, e questo la porterebbe ad evaporare completamente. E siccome sarebbero le molecole con piu' energia ad abbandonare l'acqua per prime, potrebbe anche essere che, ad un certo punto, cio' che resta ghiacci e poi, piu' lentamente, sublimi. Ma non so, magari il fatto che inizi a bollire e' abbastanza da mandare la secchiata d'acqua in mille goccioline che poi evaporano indipendentemente.

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