Парадокс Леонардо

топ 100 блогов trim_c22.01.2023
Пузырьки воздуха в воде (Фото:iStock)

Наблюдая за жидкостями в емкостях, однажды Леонардо заметил, что пузырьки, поднимаясь к поверхности в воде, обычно двигаются по прямой вверх, но иногда движутся по спирали
Позже это назовут «парадоксом Леонардо».

На днях физики Бристольского и Севильского университетов опубликовали результаты работы, которую они посвятили этому парадоксу.



До наших дней никто из ученых не предлагал каких-либо объяснений этому феномену, из-за чего парадокс заинтересовал исследователей гидродинамики из Испании и Великобритании.

Авторы работы 一 Мигель Эррада и Йенс Эггерс 一 разработали несколько новых моделей, с помощью которым им удалось выполнить самые точные измерения этого эффекта.

После серии наблюдений ученые пришли к выводу о том, что пузырьки в воде формируют зигзаги и спирали в зависимости от их размера. Если диаметр пузырька превышает 0,926 миллиметра 一 он скорее всего будет двигаться к поверхности по спиральной траектории, а если меньше 一 поднимется наверх по прямой.

Если диаметр пузырька превышает эту величину, он становится нестабильным и теряет точную и симметричную сферическую форму. На его поверхности появляются участки с большим и меньшим изгибом. Там, где изгиб больше, вода обтекает пузырек быстрее, а значит, ее давление оказывается ниже, заставляя пузырек смещаться вбок. Одновременно то же понижение давления позволяет сильно изогнутому участку восстановить форму и слегка «округлиться».

Однако, оставаясь нестабильным, он снова деформируется, и весь процесс повторяется снова, создавая периодические колебания из стороны в сторону. Как пишут авторы, при превышении критических размеров «пузырек деформируется в ответ на силы, действующие на него со стороны воды, и наоборот, форма пузырька меняет характеристики течения воды вокруг него».

Т.е. деформации пузырька смещают его то вправо, то влево, при этом он продолжает двигаться вверх. Наложение двух движений и создает спираль


На пальцах объяснение выглядит очень просто. Но получить его как решение задачи Навье-Стокса - вот это потребовало от авторов немалых усилий и наверняка немалой изобретательности - иначе эти уравнения не решишь и работоспособной модели не получишь. А они получили ответ до третьего знака и судя по всему подтвердили его в эксперименте - это безусловное достижение. Вообще решить задачу, которая была известна 500 лет, которую придумал суперзнаменитый автор - а вот решить не мог никто, - о, это всегда серьезное достижение.

Даже если изложение результата простым языком выглядит вроде бы просто.

Оставить комментарий

Архив записей в блогах:
Пишет edwinbell "Как отличить идиота по аватарке. Только не обижайтесь, если вдруг у вас самого такая аватарка- мы понимаем, что всегда есть исключения. Однако по моим наблюдениям 99% юзеров с такой аватаркой являются откровенно тупыми и закомплексованными, часто агрессивными. . ...
Сегодня дал телефонное интервью для Радио России относительно сходства и различий демографических катастроф, постигших Парагвай в Великой войне 1864-1870 годов и нынешнюю Украину. А также — возможностей благополучного (или, хотя бы, — относительно благополучного) выхода их этих ...
ололо! сегодня ж пятница!! :))) а у меня два вяленых лещика... и пиво в холодильнике... м-м-м.. сегодня Хызр будет кутить! бодро! весело! со всякими безобидными выходками!!зы. у кого-нить можно пофлудить? :)) а то просто делать нечего... :)) не работать же ...
История о трёх подругах. О школе и её тирании. Отцы и дети. Домашнее насилие над ...
В связи с чуждым нам праздником, а так же в свете душеспасительных бесед, которые имеют место быть в моей жизни в последнее время, где я совершенно определенно выступаю на стороне всяческого зла, запощу что-нибудь страшное. ...